Présentation
EnglishRÉSUMÉ
Les pratiques agricoles sont en perpétuelle évolution et ont toujours représenté un moteur de l'innovation technologique, permettant d'atteindre des niveaux de production importants, dans un domaine à fortes contraintes économiques, écologiques et humaines. Aujourd'hui confronté à la nécessaire limitation de l'impact environnemental des activités humaines, de nouveaux outils de production doivent être développés. La réalisation de tâches répétitives par des outils robotiques peut permettre, non seulement de réduire la pénibilité et la dangerosité des tâches, mais également d'envisager de nouvelles méthodologies de production, allant au-delà de l'agriculture de précision.
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Roland LENAIN : Directeur de recherche Responsable de l’équipe Robotique et mobilité pour l’environnement et l’agriculture Affiliation Irstea, unité TSCF, Clermont-Ferrand, France
INTRODUCTION
L’agriculture est un secteur exigeant, pour lequel les travaux sont souvent difficiles et qui nécessitent des interventions avec différents outils et machines. La nature des terrains à traiter est également variée, avec des conditions très changeantes en fonction de la météorologie ou de l’humidité. La grande diversité des activités à traiter et la difficulté des interventions rendent les tâches agricoles pénibles, voire dangereuses. En effet, au-delà du risque immédiat lié à l’utilisation de machines de plus en plus imposantes, la pénibilité des travaux à mener et la toxicité des produits utilisés, en font l’une des activités les plus exposées aux risques socioprofessionnels. L’agriculture constitue néanmoins un pilier important de la société puisqu’elle doit être capable de nourrir une population mondiale grandissante. Soumise à des contraintes économiques de plus en plus importantes, la prise de conscience récente de la vulnérabilité de notre planète a ajouté une nouvelle contrainte sur l’impact environnemental des activités humaines. Dans ce contexte, il devient nécessaire pour l’agriculture de repenser son système de production afin de pouvoir conjuguer efficience économique, productivité et respect de l’environnement. La robotique apparaît ainsi une piste prometteuse pour résoudre de tels paradoxes. L’autonomie grandissante des robots rend aujourd’hui envisageable leur utilisation pour intervenir dans des zones difficiles ou pour la réalisation de tâches nécessitant l’emploi de matières dangereuses. En outre, la nécessaire réduction du recours à des produits phytosanitaires entraîne l’accroissement des précisions de traitement, et/ou la réalisation mécanique de certaines tâches requérant des temps de travail bien plus longs. L’introduction d’opérations robotisées rend une telle mutation envisageable et entraîne la vision d’un nouveau modèle de production agricole. Cet impact important est anticipé dans les analyses économiques concernant le développement du marché de la robotique. Une analyse de 2014 ( https://www.tractica.com) prévoit ainsi une croissance considérable des revenus dans ce domaine avec un chiffre s’élevant à 74 milliards de dollars en 2024, contre moins de 3 milliards en 2015, en faisant le deuxième marché de la robotique. Cependant, pour atteindre ces niveaux, les performances des robots doivent être compatibles avec la diversité des tâches à réaliser, ainsi qu’avec la forte variation des contextes de travail. Les conditions climatiques et les différents types de sol rencontrés tout au long de l’année dans le contexte agricole entraînent en effet de fortes disparités sur le comportement des robots, aujourd’hui performants lorsque les conditions d’interaction sont bien maîtrisées.
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3. Modélisation des déplacements en milieu tout-terrain
3.1 Représentation cinématique étendue pour le déplacement en milieu naturel
Le contrôle des déplacements d’un robot mobile repose classiquement sur un certain nombre d’hypothèses permettant de simplifier les expressions représentatives du déplacement du mobile dans un espace. Comme décrit dans [S7755], celles-ci concernent non seulement les propriétés géométriques du robot, mais également les conditions d’interaction avec l’environnement. En particulier, l’une des principales hypothèses utilisées en robotique mobile porte sur les conditions d’adhérence en considérant que les roues roulent sans glisser sur le sol. Cette hypothèse fondatrice est à la base des représentations cinématiques (dont une classification est proposée dans ) sur lesquelles reposent de nombreux travaux de robotique mobile. Néanmoins, cette hypothèse ne peut être physiquement satisfaite dans le cadre de l’évolution en milieu naturel en général, et est particulièrement pénalisante en agriculture. En effet, les perturbations induites par le glissement des roues sur le sol entraînent, pour les algorithmes classiques, des imprécisions importantes qui ne sont pas compatibles avec des applications agricoles. Si les représentations dynamiques permettent de caractériser finement l’adhérence, elles requièrent la connaissance de nombreux paramètres, notamment liés aux conditions de contact. En agriculture, ces conditions sont très variables et ne peuvent pas être prédites.
Afin de dépasser cette limitation, des représentations...
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BIBLIOGRAPHIE
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