Projet H2020 GREENPATROL : Solution Galileo améliorée pour la détection et le contrôle des nuisibles dans les serres grâce à des robots de service autonomes
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2017 -2020
- Budget alloué 2.058.795,5 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet GREENPATROL
Le principal résultat de GreenPatrol est la mise en œuvre d’un prototype complet de solution robotique qui met en œuvre le concept de lutte intégrée contre les ravageurs dans les cultures, avec la capacité de naviguer dans les serres tout en détectant et en traitant les ravageurs de manière autonome.
Les spécifications de GreenPatrol ont été déterminées au moyen d’entretiens avec des utilisateurs potentiels, des parties prenantes et d’une analyse des serres. L'architecture du système a été conçue dans une perspective fonctionnelle et modulaire. Des tests ont été définis pour vérifier la conformité à chaque exigence au niveau du sous-système et pour l’ensemble du système. Des mécanismes de sécurité ont également été pris en compte aux niveaux matériel et logiciel.
Le prototype robotique GreenPatrol est le véritable système matériel-logiciel, qui comprend tous les développements réalisés dans le cadre du projet GreenPatrol. Le prototype GreenPatrol se compose des composants matériels suivants :
- Unité de localisation globale
- Plateforme robotique
- Bras manipulateur robotisé
- Capteurs (encodeurs, capteurs inertiels, lasers 3D, caméras et éclairage)
- Actionneurs (pulvérisateur)
- Unité de traitement et de communication
En plus du prototype GreenPatrol lui-même, le projet a également livré un prototype d'unité de positionnement global, basée sur le GNSS et compatible avec Galileo, assistée par des capteurs inertiels et l'odométrie.
Les niveaux de précision de la solution de localisation absolue combinés à la localisation relative dans la serre, ainsi qu'aux capacités de navigation autonomes, permettent au robot de naviguer avec précision et d'atteindre les positions cibles. Cette fonctionnalité permet au système d'effectuer des missions d'inspection et de traitement selon la stratégie IPM dans la fréquence requise, garantissant que la solution GreenPatrol est une alternative valable et efficace à la gestion traditionnelle de l'inspection et du contrôle des nuisibles.
Le concept GreenPatrol permet une réduction significative des pertes de production et de l’utilisation de produits chimiques, ainsi qu’une augmentation de la qualité et de la compétitivité, ce qui se traduit par une agriculture plus durable, une plus grande sécurité alimentaire et une protection des sols et de l’eau.
Le projet comprenait une phase de validation au cours de laquelle le prototype a été testé dans des environnements simulés et réels, atteignant un TRL7. GreenPatrol sera exploité commercialement selon un plan d’affaires qui montre des bénéfices dès la troisième année.
La base de données d’images pour la détection et l’identification des nuisibles est un résultat public du projet. En remplissant un formulaire sur le site Web de GreenPatrol, vous pouvez accéder à la base de données et aux étiquettes contenant des images de Tuta absoluta, Bemisia tabaci et Trialeurodes vaporarium sur des feuilles.
Les activités de sensibilisation et de communication comprenaient des mises à jour du site Web, des articles scientifiques et des communiqués de presse, des apparitions à la radio et à la télévision et d’autres canaux tels que LinkedIn, Facebook et Twitter, ainsi que la participation à des événements, des ateliers et des conférences.
Trois composants de GreenPatrol peuvent être exploités séparément : la solution de navigation, la stratégie robotisée de lutte intégrée et le système d’identification des ravageurs et des maladies. Des brevets ont été déposés pour le module de détection et d’identification des nuisibles, combiné aux capacités de manipulation, et pour la stratégie IPM.
La solution GreenPatrol vise à répondre au besoin de l’UE de produire plus avec moins, alors que la population européenne augmente et que la superficie disponible pour l’agriculture diminue progressivement en raison de l’augmentation de la foresterie et de l’urbanisation. La production de cultures sous serre (avec une augmentation de 22 % de la surface depuis 2011) est apparue comme un moyen de protéger les cultures des intempéries, permettant une production toute l'année. Cependant, cela crée également des conditions favorables à de nombreux ravageurs et maladies dévastateurs qui peuvent causer des pertes d’environ 15 %. Cela a considérablement augmenté le besoin de pesticides. Dans le même temps, les mesures législatives et les exigences concernant la qualité et la sécurité des légumes sont devenues de plus en plus strictes. La sensibilisation des consommateurs a augmenté, et avec elle, la demande de produits sans pesticides.
GreenPatrol vise à développer une solution robotique innovante et efficace pour la lutte intégrée contre les ravageurs dans les cultures, capable de naviguer dans les serres tout en effectuant une détection précoce et localisée des ravageurs et une application de traitement autonome. Les capacités de navigation de GreenPatrol sont basées sur de nouveaux signaux Galileo et la mise en œuvre de techniques de fusion de capteurs. Ces capacités se traduisent par une augmentation de la qualité de la production, du rendement et des revenus des agriculteurs, tout en réduisant l’utilisation de pesticides et l’impact environnemental.
Les principaux objectifs généraux comprennent : 1) Une solution robotique de positionnement précis, capable de fonctionner dans la serre, qui fournit des cartes précises et détaillées des ravageurs pour la prise de décision de traitement spécifique à chaque cas ; 2) Intégration des meilleures capacités de Galileo dans les environnements intérieurs à faible luminosité ; 3) Perception avec détection visuelle pour la détection des nuisibles en ligne et mécanismes de raisonnement pour une sélection d'actions efficace ; et 4) Stratégies de contrôle pour la manipulation et la planification des mouvements basées sur les retours d'information issus de la surveillance des nuisibles.
L’agriculture européenne est confrontée à de nombreux défis, tels que la croissance démographique, le changement climatique, la rareté des ressources et une concurrence accrue. En outre, la superficie des terres disponibles pour l’agriculture diminue, les zones rurales se dépeuplent et la population agricole vieillit. Le défi actuel est de produire plus avec moins.
Les serres protègent les cultures des intempéries, permettant une production toute l’année. Les approches de gestion intégrée des cultures permettent de mieux lutter contre les ravageurs et les maladies. Cependant, l’intensification de la production de cultures en serre crée des conditions favorables à des infestations dévastatrices qui peuvent coûter jusqu’à 25 % des revenus potentiels. La production de cultures sous serre est en croissance dans le monde entier, générant 46 377 €/ha en Europe.
GreenPatrol vise à développer une solution robotique innovante et efficace pour la lutte intégrée contre les ravageurs dans les cultures, capable de naviguer dans les serres tout en détectant et en contrôlant de manière autonome les ravageurs de manière précoce. Les principaux développements porteront sur :
- Positionnement précis pour générer des cartes précises et détaillées des nuisibles dans les serres (environnements intérieurs à faible luminosité) ;
- Perception avec des capteurs visuels pour la détection des nuisibles en ligne, y compris des mécanismes de raisonnement pour une sélection d'actions efficace ;
- Stratégies de manipulation et de planification des mouvements basées sur les retours d'information sur la surveillance des nuisibles.
Les capacités de Galileo sont considérées comme une technologie clé pour la solution proposée, car elle offre des performances améliorées face à la dégradation du signal et aux trajets multiples présents dans les serres.
GreenPatrol permettra de réduire considérablement les pertes de production et l’utilisation de produits chimiques, ainsi que d’accroître la qualité et la compétitivité, ce qui conduira à une agriculture plus durable, à une plus grande sécurité alimentaire et à la protection des sols et de l’eau.
Le projet comprend une phase de validation où le prototype sera testé dans un environnement réel pour atteindre le TRL7. GreenPatrol sera exploité commercialement. Votre plan d’affaires montre des bénéfices à partir de la troisième année.
L'atout principal du projet GreenPatrol est la mise en place d'une plateforme robotisée d'exploration et de contrôle autonome et efficace des nuisibles, basée sur un système d'aide à la décision pour la lutte intégrée contre les nuisibles (IPM). Contrairement à la plupart des solutions robotisées de détection et de traitement des nuisibles (bases mobiles, y compris les systèmes d'inspection), GreenPatrol dispose d'un bras manipulateur sur une base mobile qui offre une plus grande mobilité au système d'inspection et permet d'analyser les plantes dans différentes situations et stades de croissance.
L’agriculture intelligente et précise impose des exigences importantes en matière de développement et de mise en œuvre de nouveaux processus, auxquels ce projet répond. L’intelligence artificielle et un robot autonome sont utilisés pour la détection précoce et l’évaluation des parasites potentiels des cultures. Une nouvelle stratégie de lutte intégrée contre les ravageurs a été développée spécifiquement pour l’agriculture robotisée, ce qui constitue un autre objectif. Un grand nombre d’images sont nécessaires pour générer des détecteurs d’IA, ce qui n’était pas disponible avant le projet.
Actuellement, il n’existe aucune méthode automatisée de surveillance directe des plantes de serre pour la détection des parasites à l’aide d’une plate-forme robotisée. L’identification automatisée proposée fournira une mesure objective pour évaluer l’état du ravageur et sa propagation potentielle. Toutes les données générées lors de la détection des nuisibles sont stockées à l’aide d’un système de gestion des données qui sera très utile pour développer des modèles de prédiction basés sur les conditions environnementales. Le partage des ensembles de données générés sera très bénéfique pour les communautés scientifiques et agricoles.
La plupart des robots de serre sont spécialisés pour des cultures et des environnements spécifiques. Pour la navigation, il est courant d’utiliser des rails ou des tuyaux de chauffage, ou une instrumentation environnementale complexe telle que des balises, des étiquettes ou des points de référence. Dans le cas des robots autonomes, la topologie précise de la serre (nombre de rangées, longueur, espacement, etc.) est souvent requise. Le robot GreenPatrol offre une solution entièrement autonome capable de naviguer sans les restrictions susmentionnées. Il utilise une combinaison d’informations globales et locales pour générer des cartes de l’environnement et se localiser ainsi que les parasites détectés. La localisation globale utilise des techniques de positionnement de points précis pour une grande précision à n'importe quel endroit, et le signal Galileo E5 AltBOC pour améliorer le suivi et réduire les trajets multiples dans l'environnement de serre.
- FUNDACION CENTRO TECNOLOGICO DE COMPONENTES (CTC)
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