Young Engineers Program

L´assistant autonome du travail aux champs

À l´ETH Zurich, un robot a été développé pour l´arrachage mécanique des mauvaises herbes qui poussent entre les cultures. «Rowesys» se télécommande en toute simplicité et rend les herbicides superflus.

Diversité des espèces menacée, écosystèmes sous pression, excès de pesticides dans les nappes phréatiques et dans l´air: le monde a un besoin urgent d´une agriculture plus durable. Cette transformation est possible, ce que prouve le nombre croissant d´approches innovantes, comme le système de désherbage robotisé (Robotic Weeding System), ou Rowesys, développé à l´ETH Zurich. Ce projet montre que renoncer aux produits chimiques qui détruisent les mauvaises herbes, les champignons et les parasites n'est pas forcément synonyme de baisse des bénéfices. Les prototypes de Rowesys conviennent très bien aux travail dans les champs de betteraves à sucre, qui demandent un contrôle très serré des mauvaises herbes. Alors que d´autres solutions se concentrent uniquement sur la réduction des pesticides, en appliquant notamment des méthodes de pulvérisation plus précises, le robot de l´ETH permet de s´en passer complètement. Il arrache les mauvaises herbes entre les rangées de plants, fait demi-tour en fin de ligne et continue en suivant le rang suivant. Le robot autonome peut même manipuler la boue ou les pierres sur son passage. Pascal Lieberherr, initiateur du projet et étudiant en master de robotique, systèmes et contrôle à l´ETH Zurich, a pris conscience des défis auxquels la chaîne alimentaire doit répondre, au cours de sa formation dans l´agro-alimentaire. Aujourd´hui, il s´intéresse particulièrement à une question cruciale: comment nourrir l´humanité sans épuiser notre planète?

Une agriculture performante

L´équipe, composée d´étudiants en génie mécanique et électrique de l´ETH Zurich et d´étudiants en design industriel de la Haute école des sciences appliquées et des arts du Nord-Ouest de la Suisse (FHNW), a développé un concept de locomotion robuste. Le véhicule est entraîné par quatre moteurs de moyeu de scooter électrique à transmission compacte, compte tenu de la distance réduite existant entre les rangs de culture.

Moteur RE 50 DC Chaque essieu de roue de Rowesys peut tourner à 180 degrés de chaque côté et est contrôlé par une unité d´entraînement composée d´un moteur DC RE 50, avec un réducteur planétaire GP 62 destiné à réduire la vitesse, et un codeur. Ce moteur à rendement élevé est économe en énergie et extrêmement puissant.

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Plus d´informations concernant le projet Rowesys:
rowesys.ethz.ch

Un système mécanique d´amortisseurs à ressort garantit que les roues, pilotables individuellement, sont toujours au contact du sol et continuent de fonctionner même si les socs sont immergés. Ce point est important, d´une part parce qu´un mauvais fonctionnement endommagerait les cultures et réduirait le rendement. D'autre part, la répartition équilibrée du poids réduit le compactage localisé du sol.

Outre la fiabilité du processus, Pascal Lieberherr et son équipe ont accordé une grande importance à la convivialité. Rowesys n´a donc pas besoin de GPS et il est facile à télecommander. Dans une future version, il est prévu que le robot se dirige seul de la ferme au champ et revienne. Ses deux batteries puissantes lui permettent de travailler pendant huit heures.

Vent, maladies et parasites

Deux capteurs visuels assurent la navigation sur le terrain. Tandis que la caméra frontale détecte les rangs de plantes, la caméra dirigée vers le sol identifie les cultures et les mauvaises herbes. Le logiciel programmé spécialement à cet effet analyse les images de la caméra frontale, à la recherche de zones vertes, détectant ainsi la direction du rang cultivé. Il est prévu d´implémenter un logiciel programmable destiné à l´analyse de l´image du sol. L´objectif est d´élargir l´utilisation du logiciel à d´autres cultures, au maïs notamment.

Le développement du logiciel a présenté plusieurs défis. L´un de ces défis était l'existence de fortes rafales de vent, qui déplacent les feuilles et modifient l´environnement en l´espace de quelques secondes. Le système doit alors réinterpréter des images qui changent rapidement et réagir en conséquence. Du travail est encore nécessaire en ce qui concerne la détection des plantes malades ou affectées par des parasites.

L´accueil enthousiaste réservé au projet lors de sa présentation à l´été 2020 a convaincu Pascal Lieberherr que le développement du robot agricole intelligent se poursuivra. Le concours agroalimentaire Concours d´évaluation de robots (ACRE) se tiendra en juin 2021. Cette initiative est soutenue par Horizon, le programme-cadre de l´UE pour la recherche et l´innovation. Les robots mobiles destinés à l´agriculture y seront en compétition les uns avec les autres, l´occasion pour Rowesys de montrer ses qualités sur la scène internationale.

Pour l´équipe de l´ETH, il était important que le robot soit convivial. Il ne demande pas de navigation via GPS et les développeurs prévoient une future version capable de revenir par elle-même du champ à la ferme.

Young Engineers Program

Avec son Young Engineers Program (YEP), maxon soutient les projets innovants en proposant des produits à prix réduit et des conseils techniques.

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