Projet H2020 ROMI : Robotique pour les microfermes
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2017 -2022
- Budget alloué 3.868.186,25 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet ROMI
Les travaux du projet ROMI ont donné naissance à trois appareils « Tech Ready » : le Plant Imager, le Cablebot (relié au Farmer Dashboard) et le Romi Rover. De plus, ces deux activités de recherche ont ouvert de nouveaux horizons pour l’innovation et l’exploitation futures.
Le Plant Imager est une station de phénotypage physique où les plantes d'intérêt sont placées pour une imagerie automatique avec une caméra RVB mobile. Nous proposons également une suite de processus d’analyse intégrés qui effectuent des reconstructions 3D automatisées. Plant Imager et ses modules logiciels fournissent un environnement complet pour effectuer un phénotypage 3D automatisé, quantitatif et précis de l'architecture des pousses de plantes individuelles. Son développement en environnements de laboratoire contrôlés est en cours de finalisation pour une diffusion future dans les laboratoires de recherche. Cependant, son utilisation dans des environnements agricoles contrôlés, tels que les serres, est envisagée comme une application à moyen terme.
Le Cablebot est une caméra qui se déplace automatiquement le long d'un câble pour collecter des images de cultures. L'appareil est lié au Farmer Dashboard, l'interface Web permettant de visualiser et d'analyser les données d'image. Le module logiciel cartographie les rangées de cultures, localise et identifie les plantes individuelles et extrait leurs courbes de croissance. Dans le cadre de nos activités de recherche en cours, nous étudions également la prévision de la croissance des cultures et l’optimisation de l’emplacement des cultures.
Le Romi Rover aide les cultivateurs à garder leurs jardins sans mauvaises herbes. Désherbez régulièrement la surface du sol, en évitant que les petites mauvaises herbes ne prennent racine. Il peut effectuer cette tâche de manière presque autonome et ne nécessite que des modifications mineures dans l’organisation de la ferme. Il est conçu pour les vergers de 70 à 110 cm de large et pour les cultures jusqu'à 50 cm de haut. Un passage hebdomadaire du robot est nécessaire pour maintenir la population de mauvaises herbes sous contrôle.
Les activités de recherche du projet ROMI sont également très productives. Nous évaluons de nouvelles stratégies pour un apprentissage plus ouvert en robotique. Cela comprend l’apprentissage basé sur la curiosité et l’apprentissage par renforcement, permettant aux robots de réagir de manière robuste et efficace à des situations agricoles complexes et imprévisibles.
La recherche sur les modèles de plantes virtuelles a le potentiel d’accélérer et d’améliorer considérablement la formation des systèmes d’IA. Ces systèmes d’IA sont nécessaires à l’analyse automatique des images de plantes pour détecter leurs organes (tels que les fleurs, les fruits et les tiges) et constituent un composant essentiel de tout appareil robotique avancé.
Partout en Europe, de jeunes agriculteurs créent de petites exploitations commerciales et des entreprises de vente directe. Ces fermes se trouvent dans les zones rurales, périurbaines et urbaines. Ils cultivent une grande variété de cultures (jusqu'à 100 variétés différentes de légumes par an) sur de petites parcelles de terre (0,01 à 5 ha) en utilisant des pratiques d'agriculture biologique. Ces fermes se sont avérées très productives, durables et économiquement viables. Cependant, une grande partie du travail est effectuée manuellement, ce qui entraîne des conditions de travail physiquement difficiles.
ROMI a développé une plateforme robotique ouverte et légère pour ces microfermes, proposant pour la première fois un robot de désherbage, un panneau de contrôle pour agriculteur avec un cablebot et un imageur végétal 3D. Grâce à ces outils, nous pouvons aider ces exploitations agricoles à lutter contre les mauvaises herbes et à surveiller les cultures. Réduisez le travail manuel et augmentez la productivité, notamment grâce à des outils de planification avancés. Par exemple, grâce au robot de désherbage de ROMI, les agriculteurs ont pu économiser 25 % de leur temps. Ce robot terrestre et le cablebot acquièrent également des informations visuelles détaillées sur les plates-bandes, qui sont analysées et affichées dans notre application de surveillance des agriculteurs. Ils produisent une image intégrée et multi-échelle du développement des cultures qui aide les agriculteurs à surveiller les cultures pour augmenter l’efficacité de la plantation et de la récolte.
Pour ce faire, ROMI a adapté et développé des outils de surveillance terrestre et aérienne de pointe pour gérer de petits champs aux configurations complexes et aux cultures mixtes. Pour y parvenir, nous avons : (i) développé et prévoyons de mettre sur le marché un robot terrestre abordable et polyvalent, (ii) développé une application de désherbage pour ce robot adaptée aux microfermes biologiques, (iii) appliqué des techniques avancées de modélisation et d'analyse des plantes en 3D pour l'acquisition de données, (iv) intégré des techniques d'analyse basées sur l'IA pour une surveillance détaillée des plantes, (iv) intégré ces techniques également dans un robot câblé pour la surveillance des cultures à plusieurs échelles, (v) proposé un scanner 3D abordable pour le phénotypage des plantes, et (vii) testé l'efficacité de notre solution dans des conditions réelles sur le terrain à la ferme du marché de Chatelain.
Partout en Europe, de jeunes agriculteurs créent de petites exploitations. Ces fermes sont situées dans des zones rurales, périurbaines et urbaines. Ils cultivent une grande variété de cultures (jusqu'à 100 variétés différentes de légumes par an) sur de petites superficies (0,01 à 5 ha) en utilisant des pratiques d'agriculture biologique. Ces fermes se sont avérées très productives, durables et économiquement viables. Cependant, une grande partie du travail est effectuée manuellement, ce qui entraîne des conditions de travail physiquement exigeantes.
ROMI développera une plateforme robotique ouverte et légère pour ces microfermes. Nous aiderons ces fermes à lutter contre les mauvaises herbes et à surveiller les cultures. Cela réduira le travail manuel et augmentera la productivité. Grâce au robot de désherbage de ROMI, les agriculteurs gagneront 25% de temps. Ce robot collectera également des informations détaillées sur les échantillons de plantes et sera associé à un drone qui collecte des informations plus complètes au niveau des cultures. Ensemble, ils généreront une vision intégrée et multi-échelle du développement des cultures qui aidera les producteurs à surveiller le processus pour une récolte plus efficace. Pour y parvenir, ROMI devra adapter et étendre ses outils de surveillance terrestre et aérienne de pointe pour gérer les petits champs aux configurations complexes et aux cultures mixtes.
Pour ce faire, nous allons : (i) développer et commercialiser un robot terrestre polyvalent et abordable ; (ii) développer une application de désherbage pour ce robot, adaptée aux microfermes biologiques ; (iii) appliquer des techniques avancées d’analyse et de modélisation des plantes 3D à l’acquisition de données sur le terrain ; (iv) intégrer ces techniques d’analyse dans le robot pour une surveillance détaillée de l’usine ; (iv) intégrer ces techniques également dans le drone aérien NERO pour la surveillance multi-échelle des cultures ; (v) étendre le robot avec de nouvelles techniques d’apprentissage adaptatif pour améliorer le contrôle sensorimoteur de l’application de surveillance des plantes ; et (vii) tester l’efficacité de notre solution dans des conditions réelles de terrain.
Les outils développés au cours du projet contribuent au développement d’un modèle agricole qui allie durabilité environnementale, économique et sociale. Premièrement, ils soutiennent les petites exploitations agricoles qui pratiquent l’agroécologie et la polyculture. En effet, des études opérationnelles ont montré que le ROMI Rover était l’une des rares solutions de désherbage adaptées à la configuration des microfermes maraîchères. De plus, il reste relativement abordable par rapport à la plupart des solutions de désherbage robotisées.
De même, le Farmer Dashboard est l’une des rares technologies qui se concentre sur la surveillance de la croissance des plantes. Cependant, il peut aider les producteurs en serre de légumes, de fraises, de plantes ornementales et de plantes herbacées/aromatiques à optimiser leur production et à réduire l’utilisation d’intrants. L’utilisation de capteurs et de capacités de modélisation avancées dans ROMI peut donc faciliter la gestion d’environnements agricoles complexes. De cette manière, les outils ROMI peuvent favoriser la productivité et l’adoption de pratiques agroécologiques, même dans les microfermes.
Les appareils ROMI soutiennent également le développement de la recherche sur les plantes, qui implique l'analyse des caractéristiques des plantes (phénotypage). Les dispositifs de phénotypage automatisés actuellement commercialisés sont généralement à haut débit et coûteux, et sont donc réservés aux professionnels du phénotypage. Cependant, l'imageur végétal 3D offre des performances moyennes et est plus abordable. Il peut donc être utilisé par d’autres types de scientifiques, y compris ceux qui étudient les plantes de petite ou moyenne taille. Le tableau de bord des agriculteurs pourrait également stimuler la recherche sur les plantes, notamment dans les plateformes expérimentales. Les scientifiques qui effectuent la sélection variétale, par exemple, surveillent de près la croissance des plantes manuellement. Cependant, les dispositifs qui automatisent la collecte de données sur les plantes sont plus rapides et plus fiables que la collecte manuelle. Par conséquent, l'imageur de plantes 3D et le tableau de bord du producteur peuvent soutenir la recherche sur les plantes dans les laboratoires et les centres expérimentaux.
Enfin, les outils ROMI (matériels et logiciels) sont disponibles sous licence libre pour obtenir le plus grand impact possible. Ce modèle rend les résultats accessibles aux petites exploitations agricoles du monde entier et facilite la collaboration entre les agriculteurs, les scientifiques, les ingénieurs et l’industrie. En plus de promouvoir le développement de modèles agricoles durables et de recherche sur les plantes, ROMI a développé et continuera de développer des synergies entre eux.
- INSTITUT D'ARQUITECTURA AVANCADA DE CATALUNYA (IAAC)
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