Un bras robotique à deux doigts s’étend vers une capsule de coton blanc moelleux dans un champ. L’appareil extrait les peluches de la capsule, puis continue… en attrapant une autre, puis une autre.
Ce nouvel « effecteur final », développé par des scientifiques de l’Université d’État du Mississippi, est susceptible de changer la donne pour l’agriculture, non seulement dans la ceinture cotonnière, mais dans le monde entier, et pourrait permettre à une industrie mondiale de plus de 38 milliards de dollars de sortir de la pénurie de main-d’œuvre agricole pour se concentrer sur l’agriculture. systèmes autonomes basés sur l’intelligence artificielle.
« La technologie des systèmes que nous concevons aujourd’hui offrira aux producteurs de coton de demain des options de récolte plus durables sur les plans écologique et économique », a déclaré Alex Thomasson, chef du département d’ingénierie agricole et biologique de la MSU, qui a participé au projet révolutionnaire parrainé par Cotton. Inc.
L’équipe de recherche a récemment publié sur le projet dans la revue Technologie agricole intelligente.
Thomasson a déclaré que même si d’autres universités sont impliquées dans cette recherche, c’est l’effecteur final développé par MSU qui distingue le système de cette université qui accorde des terres. Ce développement fait partie des nombreux projets MSU axés sur l’augmentation de la précision, de la production et de la rentabilité agricoles, et l’université a officiellement ouvert l’Institut d’autonomie agricole, le premier et le seul centre de recherche interdisciplinaire du pays axé sur les technologies autonomes visant à améliorer la précision et l’efficacité à la ferme.
Les experts de la Station expérimentale agricole et forestière du Mississippi et les entités collaboratrices espèrent mieux nourrir et vêtir le monde en luttant contre des défis tels que le manque d’opérateurs de machines qualifiés, la dégradation des sols causée par les énormes récolteuses et le changement climatique.
Inspiré par la façon particulière dont la langue d’un lézard atteint sa proie, le concepteur du dispositif de cueillette, Hussein Gharakhani, a déclaré que le mécanisme cueille une capsule de coton à la fois, plutôt que d’un seul coup comme des machines, ce qui rend la récolte possible plus tôt et plus souvent lorsque le coton-graine est à son maximum. qualité maximale.
« Le cotonnier présente des défis uniques pour un système de caméra basé sur l’IA, car les capsules peuvent être orientées dans différentes directions et le coton-graine n’est pas solide et contigu comme une pomme », a déclaré Gharakhani, professeur adjoint d’agriculture et de bio-ingénierie à la MSU. « Notre effecteur final, dont le développement a pris environ un an, fonctionne avec notre système de perception par caméra pour identifier et récupérer la fibre de la capsule. »
Xin Zhang, un autre chercheur et professeur adjoint du département, se concentre sur l’intégration de l’effecteur final de Gharakhani avec un bras robotique commercial à six degrés de liberté et une plate-forme robotique à 4 roues motrices – le « Husky » fabriqué par Clearpath Robotics – qui fonctionne avec une unité de navigation GPS et un module de perception.
Au cœur du développement de la moissonneuse autonome se trouve son module de perception IA : une caméra basée sur la profondeur RVB (similaire à une caméra de smartphone), un capteur LiDAR 3D pour éviter les obstacles et un processeur basé sur l’IA. Zhang utilise le logiciel Gazebo, un simulateur basé sur ROS, pour reproduire les performances du module dans un champ de coton virtuel. Elle teste également actuellement les performances du robot sur le terrain au centre de recherche scientifique RR Foil Plant Science de l’université, connu sous le nom de North Farm.
« Au cours des dernières années, nous avons construit et testé ces systèmes individuellement, et au cours de la prochaine année, nous nous concentrerons sur l’intégration et la navigation dans le but de construire une abatteuse complètement autonome capable de travailler sur des terrains imprévisibles et inégaux. » dit-elle.
Relever d’autres défis imprévisibles pousse tous les domaines de l’agriculture à adopter une technologie autonome, selon Thomasson, William B. et Sherry Berry Endowed Chair de MSU.
« À mesure que la population augmente et que de plus en plus de personnes trouvent du travail dans les zones urbaines, moins de personnes sont disponibles ou même intéressées par le travail agricole, et il est souvent difficile de trouver des personnes qualifiées pour conduire de grosses machines agricoles », a-t-il déclaré.
De plus, les effets économiques et environnementaux des récolteuses conventionnelles incitent aux solutions robotisées. Les récolteuses à module rond à six rangs d’aujourd’hui, qui récoltent la majeure partie du coton du pays et pèsent environ 30 tonnes, peuvent compacter le sol au point que les engrais et l’eau deviennent moins efficaces dans les traces des roues, ce qui entraîne d’éventuelles réductions de rendement. De plus, comme ces machines récoltent à la fin de la saison, les fibres des capsules à floraison précoce peuvent sans aucun doute être perdues.
Thomasson reconnaît que cette technologie a encore un long chemin à parcourir pour être commercialement viable. Cependant, il a déclaré que la recherche sur les systèmes robotisés de récolte continuera de progresser vers des solutions durables aux problèmes auxquels sera confrontée l’agriculture dans les décennies à venir.
Plus d’information:
Hussein Gharakhani et al, Un effecteur final pour la récolte robotisée du coton, Technologie agricole intelligente (2022). DOI : 10.1016/j.atech.2022.100043