Un robot désherbant capable d'éliminer les plants de manière autonome

Des systèmes robotiques sont déjà déployés dans divers contextes à travers le monde, aidant les humains dans une gamme très diversifiée de tâches. Un secteur dans lequel les robots pourraient s’avérer particulièrement avantageux est celui de l’agriculture, où ils pourraient accomplir des tâches manuelles exigeantes plus rapidement et plus efficacement.

Parmi les nombreuses tâches agricoles que les robots pourraient accomplir figure l’élimination des mauvaises herbes, qui peuvent causer des dommages importants à la fois au bétail et aux cultures. En fait, les mauvaises herbes envahissantes à croissance rapide peuvent à la fois réduire le rendement des cultures et potentiellement empoisonner les animaux, notamment les chevaux, les moutons et les vaches.

Des chercheurs du Centre de recherche technique VVT ​​de Finlande Ltd ont récemment développé un nouveau robot capable d'éliminer de manière autonome une mauvaise herbe envahissante connue sous le nom de Rumex longifolius, ou dock à feuilles longues, très riche en oxalates, des composés qui peuvent être toxiques pour certains animaux d'élevage. Leur robot, présenté dans un article pré-publié sur arXiv.

“Les technologies de désherbage automatique ont retenu beaucoup d'attention ces derniers temps, en raison des dommages et des défis que les mauvaises herbes causent à l'élevage, en plus du fait qu'elles réduisent les rendements”, ont écrit Jarkko Kotaniemi, Niko Känsäkoski et Tapio Heikkilä dans leur article.

“Nous ciblons le désherbage automatique et mécanique du Rumex dans les champs de pâturage ouverts en utilisant des technologies de robots de terrain mobiles légers. Nous décrivons un robot de désherbage mobile avec navigation GNSS, vision par ordinateur 3D pour la détection des mauvaises herbes et un bras robot avec un outil de désherbage mécanique.”

Le robot de désherbage développé par Kotaniemi, Känsäkoski et Heikkilä est conçu pour éliminer mécaniquement les mauvaises herbes Rumex lorsqu'elles sont encore des semis. L'élimination de ces plantes sous forme de semis, tout en détruisant leurs racines, est de loin préférable à l'utilisation de pesticides, car cela limite les dommages à l'environnement et à la santé des humains consommant les cultures voisines.

Dans leurs articles précédents, les chercheurs avaient introduit une approche basée sur la vision par ordinateur pour détecter et localiser l’herbe Rumex. Leur nouvel article s'appuie sur ces efforts antérieurs pour développer une plate-forme robotique capable d'éliminer les mauvaises herbes identifiées par le modèle de vision par ordinateur.

Pour planifier les missions de désherbage du robot, les chercheurs ont utilisé une approche de contrôle à plusieurs niveaux. Cette approche divise les tâches d'élimination des mauvaises herbes en trois ensembles d'actions plus petits, notamment diriger le robot vers une mauvaise herbe, détecter cette mauvaise herbe et enfin l'éliminer.

“L'objectif de l'élimination des mauvaises herbes est une mission de désherbage, qui est définie par une carte des emplacements des mauvaises herbes dans le champ de pâturage”, ont écrit les chercheurs.

“La mission consiste à déplacer la plate-forme, à détecter les mauvaises herbes et à effectuer l'action de désherbage pour toutes les mauvaises herbes dans l'ordre répertorié sur la carte des mauvaises herbes”, ont écrit les chercheurs dans leur article. “Chaque tâche est composée d'une manière fixe d'actions primitives telles que les mouvements du bras du robot, l'acquisition d'images et les actions de navigation.”

Kotaniemi, Känsäkoski et Heikkilä ont déjà testé leur plateforme robotique dans des environnements réels, en effectuant une série de tests en plein air sur un terrain en herbe. Ils ont constaté qu'il était très efficace et pouvait éliminer de manière fiable les mauvaises herbes Rumex, mais que sa capacité à détecter les mauvaises herbes était souvent réduite dans des environnements encombrés ou très lumineux.

À l'avenir, ils pourraient tenter d'améliorer encore les capacités de détection du robot, afin de faciliter sa potentielle commercialisation et son utilisation par les agriculteurs.

“Nous avons présenté un robot de désherbage mécanique automatique qui élimine les mauvaises herbes des pâturages sans utiliser d'herbicides”, concluent Kotaniemi, Känsäkoski et Heikkilä dans leur article. “Il est basé sur une plate-forme mobile légère, un bras robot léger doté d'un capteur force/couple, une caméra 3D grand public et un outil de désherbage. Des tests dans un pâturage réel ont montré la faisabilité de ces technologies pour le désherbage robotisé.”

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