Un simple concombre peut être délicieux sur une salade ou dans un sandwich, mais l’avoir à table est un travail qui nécessite une forte intensité de main-d’œuvre et qui est de plus en plus cher, au point que des pays comme l’Allemagne risquent de voir la culture domestique se déplacer ailleurs. Afin de maintenir la viabilité des fermes de concombres allemandes, l’Institut Fraunhofer pour les systèmes de production et la technologie de conception (IPK) développe un robot à deux bras simple, léger et intelligent pour automatiser la récolte du légume.
Si vous avez déjà cultivé des concombres dans le cadre d’un jardin, tout semble assez facile d’en obtenir. Ils ne sont pas si difficiles à cultiver et n’ont pas vraiment besoin d’arroser, d’être désherber,…. Mais la culture commerciale de ce cornichon commun est une autre affaires. Les champs sont énormes et récolter les légumes mûrs exige une petite armée de travailleurs saisonniers, qui se trouvent sur le ventre de «flyers de concombre» (photo ci-dessous), qui sont des véhicules de récolte avec de longues attaches en forme d’ailes qui transportent les cueilleurs.
Des véhicules agricoles connus sous le nom de «récolteuses de concombre» permettent à 50 travailleurs saisonniers de récolter le légume
Le travail est fastidieux, répétitif et épuisant. Il est également de plus en plus cher dans des pays comme l’Allemagne, où la hausse des salaires fait qu’il est difficile pour les producteurs de concombre de rivaliser avec les marchés internationaux. Pour éviter que la production de concombre ne s’installe dans des régions comme l’Inde et l’Europe de l’Est, Fraunhofer travaille en collaboration avec des chercheurs allemands et espagnols sur le projet CATCH (Cucumber Gathering – Green Field Experiments) pour créer un robot capable d’effectuer des tâches agricoles similaires.
C’est un objectif simple à énoncer, mais un ensemble de concombre n’est pas comme une usine où l’environnement est facile à contrôler et où les choses peuvent être mises en place pour exploiter les forces d’un robot tout en minimisant ses faiblesses. Les fermes sont connues pour être des endroits boueux où les travailleurs doivent être dehors dans toutes sortes de conditions météorologiques. Pire, la lumière varie d’une manière qui rend difficile pour les robots d’analyser ce qu’ils voient – et le fait que les concombres verts se cachent parmi le feuillage vert n’aide pas non plus.
Pour surmonter ces problèmes, l’équipe de CATCH met au point un système robotisé à deux bras fabriqués à partir de modules légers peu coûteux, conçus pour être fiables et productifs. Idéalement, il devrait être capable d’identifier les concombres mûrs et d’utiliser ses bras de préhension qui ont cinq degrés de liberté pour les cueillir et les stocker avec un minimum de dommages au légume ou à la plante. Il doit faire tout cela tout en correspondant ou dépassant le taux de cueillette humaine de 13 concombres par minute.
Le projet CATCH développe trois prototypes de préhenseurs pour le robot, l’un utilisant la technologie du vide, un second avec des mâchoires bioniques et un troisième sur mesure conçu spécifiquement pour la manipulation des concombres. Le système à deux bras utilisera un logiciel développé pour le robot industriel humanoïde Workbot I mais modifié pour l’aider dans la récolte du concombre, ce qui lui donne le pouvoir de surveiller les opérations de prélèvement et de gérer les exceptions.
«Le robot peut, par exemple, pousser les feuilles sur le côté en utilisant des mouvements symétriques ou asymétriques, ou des mouvements congruents et incongrus», explique le Dr Dragoljub Surdilovic, un scientifique de Fraunhofer IPK. « En conséquence, il peut automatiquement changer de direction à la volée pour s’approcher puis attraper un concombre. »
Le robot utilisera une détection optique et tactile qui comprendra des caméras multi spectrales reliées à un système de traitement d’image intelligent pour voir les concombres entre les tiges et les feuilles. Selon l’institut Fraunhofer, le partenaire espagnol de la CATCH, CSIC-UPM, a déjà développé une caméra capable de détecter et de localiser les concombres avec un taux de réussite de 95%. L’objectif est de faire en sorte que le robot sélectionne les concombres mûrs des autres.
Selon Fraunhofer, le système robotique a subi des essais préliminaires sur le terrain en juillet 2017 à l’Institut Leibniz de génie agricole et de bioéconomie, qui impliquait l’utilisation de différents types de concombres et ceux inclus pour faciliter la récolte des machines. Avec la fonctionnalité de base maintenant prouvée, l’équipe espère produire un robot plus avancé qui pourrait être commercialement viable.
