Illustrations de challenges à relever pour la robotique agricole M. Berducat (Irstea) R. Lenain (Irstea) Mercredi 2 mars 2016 (15 h à 17h)

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1 Illustrations de challenges à relever pour la robotique agricole M. Berducat (Irstea) R. Lenain (Irstea) Mercredi 2 mars 2016 (15 h à 17h)

2 Robotique en agriculture : une réalité dans l élevage Vers de nouveaux apports de la recherche Système de Localisation / Navigation par mémoire d images / odométrie visuelle Faciliter le déploiement de solutions robotisées dans les bâtiments existants Loc-IP.wmv 02

3 Systèmes «robotisés» pour les espaces ouverts semi ou non structurés : encore un challenge!! Stade actuelle des solutions robotisées : «Plateformes autoguidées sans conducteur embarqué!!» Suivi de trajectoires préenregistrées : GPS, télémètre laser, vision Détection d obstacles : ceinture de capteurs US, télémètre laser 03

4 Systèmes «robotisés» pour les espaces ouverts semi ou non structurés : encore un challenge!! Essayer de se référer àune classification: Niveau 3 de la classification SAE Véhicules intelligents/automobiles Niveau 3: Automatisation Conditionnelle Activité de surveillance : Le conducteur n a pas à surveiller le système en permanence Limitations : Le système identifie la limite de ses performances, cependant il n est pas capable de ramener seul le système dans un état de risque minimum pour toutes les situations. Source: NFI / VA 04

5 Systèmes «robotisés» pour les espaces ouverts semi ou non structurés : encore un challenge!! Stade actuelle des solutions robotisées : «Plateformes autoguidées sans conducteur embarqué!!» => Opérateur à distance!! Solutions de monitoring proposées: - à proximité immédiate? - au bord du champ? - hors du chantier? Challenge N 1: Développer des moyens adaptés pour permettre à l opérateur d appréhender à distance l ensemble de la situation et lui permettre de prendre les décisions pertinentes lors de ses interventions Exemples de réponses : Outils de réalité virtuelle/augmentée 05

6 Systèmes «robotisés» pour les espaces ouverts semi ou non structurés : encore un challenge!! Robot = capacité à réagir seul à des situations imprévues : Niveau 4 de la classification SAE Véhicules intelligents/automobiles Niveau 4: Automatisation Elevée Activité de surveillance : Le conducteur n a pas à surveiller le système en permanence Limitations : Le système identifie la limite de ses performances, et peut automatiquement faire face à toutes situations survenant lors du cas d usage. A l issue du cas d usage, le conducteur doit être en mesure de reprendre le contrôle du véhicule. Source: NFI / VA 06

7 Robot = capacité à réagir seul à des situations imprévues => Solutions robotisées actuelles (plateforme autoguidée sans conducteur embarqué : niveau 3 SAE «automatisation conditionnelle») opérationnelles sur : - sols plats - faible vitesse - environnements très structurés Solutions robotisées futures (robot: niveau 4 SAE «automatisation élevée») dotées de performances accrues pour travailler sur : - terrains en pente - en présence de glissements - milieux complexes - haute vitesse 07 -

8 Robot = capacité à réagir seul à des situations imprévues Ex : Télémètre laser multi-nappes Irstea-TSCF Institut-Pascal Challenge N 2: Connaitre et maîtriser en permanence l environnement d évolution tout autour de la machine et sur un grand rayon dans une démarche d anticipation Carto3D.wmv Exemples de réponses : Cartographie dynamique de l environnement - Construction / réactualisation de Modèles Numériques de Terrain / Environnement (obstacles, traversabilité, relief) 08

9 Robot = capacité à réagir seul à des situations imprévues Ex: Optimisation de la trajectoire en fonction des obstacles Exemple Travaux Irstea-TSCF Ex: Optimisation du profil de vitesse de déplacement en fonction de la rugosité du terrain Challenge N 3: Développer les capacités de décision au niveau de l intelligence logicielle embarquée Exemple de réponse: Réévaluation et adaptation de la mission en cours d exécution [tâche de navigation, tâche de surveillance d un (ou plusieurs) robot(s)] 9

10 Robot = capacité à réagir seul à des situations imprévues F a G,m F n1 P O' Transfert Charge Latérale F1 F2 Exemple Travaux Irstea-TSCF Suivi6ms.wmv Challenge N 4: Prise en compte du risque d instabilité dynamique du robot (préservation de l intégrité du véhicule) Exemple de réponse: Dispositifs actifs anti renversements latéraux et longitudinaux 10

11 Robot(s) = Haut degré d exigences en terme de garantie de sécurité Exemple Travaux Irstea-TSCF Challenge N 5: Prendre les mesures de protection nécessaires vis-à-vis de tous les risques potentiels Exemple de réponse: Dispositifs de clôture «électronique» en périphérie de la parcelle pour garantir que le robot restera dans sa zone de travail 11

12 Robot(s) = au service du système de production Ex: Projet Européen ILEED ( ) ERANET ICT-Agri Gestion innovante de pâturage rationné pour optimiser l alimentation de troupeau en pâture Challenge N 6: Intégration des robots au sein du système global de production agricole Exemple de réponse: Partage d information multi-échelles Systèmes décisionnels pour la planification et l exécution des tâches agronomiques 12

13 Robot = pas seulement le contrôle de la plateforme mobile!! Source KUKA Challenge N 7: Gérer les interactions fines entre la plateforme mobile et ses outils/manipulateurs périphériques plus ou moins complexes Exemple de réponse: Contrôle simultanée plateforme mobile + périphériques 13

14 Robotique agricole = Complexité des environnements de travail (exemple par rapport industries agro-alimentaires ) Source : Sileane Compagny(France) Sileane1.wmv Sileane2.wmv 14

15 Robotique agricole = Complexité des environnements de travail Wageningen Univ (Netherland) 2013 Guelph University (Canada) CucumHarv.wmv Challenge N 8: Détection et préhension d objets complexes Exemples de réponse: Réduction des temps de cycle (détection, préhension, manipulation) - Nouveaux systèmes de préhension de corps mous 15

16 Robotique agricole = Nécessité de co-convevoirle Robot et l Agros-système associé Adapter l environnement pour la mise en œuvre de robots «simples» Conception de robots optimaux «simples» pour la réalisation des tâches définies Challenge N 9: Optimisation Systèmes robotiques / Environnements de production 16

17 Robotique agricole = Complexité interactions robots/cultures végétales Source: A.Degani TECHNION Israel Institute of Technology 17

18 Robotique agricole = Importance des outils de simulation pour accélérer les développements Source: 4D-Virtualiz (France) Simu.wmv Source: LSIS-Oktal (France) Devalement.avi Challenge N 10: Encourager le développement d outils de simulation et de prototypage adaptés au service ders ingénieurs/techniciens 18

19 Systèmes «robotisés» : Pas seulement une dimension technologique!! 19

20 Merci pour votre attention

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