Autonomie au champ : le défi des robots agricoles

Simon Alves
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Le robot sera-t-il demain incontournable dans les exploitations ? Pour quels usages ? Quels freins restent à lever pour assurer le développement de la robotique en agriculture ? Si aujourd’hui, on estime à 10 000 le nombre de robots en service dans les exploitations françaises, ils sont surtout présents en élevage mais restent encore timides en cultures. L'un des enjeux de la robotique est aussi d'accompagner la transition écologique de l'agriculture. Tour d’horizon.

Autonomie au champ : le défi des robots agricoles
Un des robots développés par l'équipe Robotique et mobilité de l'Inrae, configuré pour la pulvérisation : guidage par LiDAR avant sur les troncs et estimation du feuillage par LiDAR arrière pour moduler la pulvérisation. (Crédit : Inrae)

L'observatoire des usages de l'agriculture numérique1 estime que plus de 10 000 robots sont en service dans les élevages français. En tête : les robots de traite. Leur nombre dépasse les 8 000 et leur rythme de développement est particulièrement soutenu, puisque selon l'Institut de l'élevage (Idele), un nouvel équipement de traite sur deux est robotisé. Viennent ensuite les robots racleurs, pailleurs, repousse fourrage ou encore les robots d'alimentation, eux aussi de plus en plus présents. Des machines autonomes voient le jour également en aviculture, comme le robot Spoutnic pour limiter les pontes au sol ou les robots d'Octopus Biosafety qui brassent et assainissent les litières.

Mais, en dehors des élevages, la robotique se fait encore timide. L'observatoire évalue à quelques centaines le nombre de robots de culture acquis par des exploitations. Parmi eux le Oz de Naïo, lancé en 2017 pour le désherbage mécanique des cultures en ligne. La start-up toulousaine a depuis développé deux autres modèles : le Dino pour les cultures en planche et le Ted, enjambeur viticole polyvalent. D'autres entreprises s'attaquent également au marché. La société rémoise VitiBot a livré en 2020 ses premiers robots Bakus, un enjambeur électrique autonome qui peut s'équiper d'outils électriques ou passifs pour le désherbage ou le travail du sol, ou d'un bloc modulaire pour la pulvérisation confinée.

Un défi scientifique

Ces innovations sont de plus en plus présentes dans les salons et médias professionnels, mais lâcher dans la nature davantage de ces robots nécessite encore des avancées scientifiques et réglementaires. Tout simplement parce que l'environnement agricole est l'un des plus complexes auquel les chercheurs sont confrontés en robotique. « Contrairement aux véhicules autonomes qui évoluent dans un environnement structuré avec des marquages au sol, de la signalétique, les robots agricoles agissent dans des milieux naturels très variables. Les conditions d'adhérence, d'éclairage, les repères de passage de roues, la végétation, tout évolue en permanence. Ces difficultés font que le robot se retrouvera régulièrement dans une situation imprévue, où il ne pourra pas prendre de décision par lui-même. Il doit donc être capable d'en référer à l'homme, mais pas toutes les cinq minutes, sinon on perd l'intérêt d'avoir des engins autonomes qui réalisent des tâches pour l'agriculteur », souligne Roland Lenain, responsable de l'équipe Robotique et mobilité pour l'environnement et l'agriculture et directeur de recherche au centre Inrae Clermont-Auvergne-Rhône-Alpes.

Un certain nombre de défis ont déjà été relevés. « Aujourd'hui un robot agricole sait évoluer dans un champ de façon autonome avec un GPS-RTK ou entre des rangs de végétation grâce à la vision LiDAR2. Les robots déjà commercialisés peuvent effectuer des désherbages mécaniques avec des outils passifs ou acquérir des données pour la surveillance des parcelles », détaille Roland Lenain. Avant de rappeler : « L'un des enjeux de la robotique, c'est d'accompagner la transition écologique de l'agriculture ». En résumé : effectuer à la place de l'homme les travaux répétitifs nécessaires pour assurer l'entretien des cultures sans produits phytopharmaceutiques, mais aussi offrir des solutions technologiques pour développer l'agriculture de précision.

La France en pointe

Sur le sujet, la France a sans conteste une longueur d'avance. Selon la Global organization for agricultural robotics (GOFAR), association créée en 2019 pour « promouvoir et développer l'industrie de la robotique agricole en France et dans le monde », l'hexagone compte déjà près d'une trentaine de constructeurs. La filière robotique peut aussi s'appuyer sur l'association RobAgri, née en 2017, qui réunit des start-up, des industriels du machinisme agricole et de l'électronique, des laboratoires de recherche, mais aussi des organismes de la production agricole. Parmi ses missions : faire avancer les aspects législatifs et normatifs pour accélérer le développement de la robotique (lire par ailleurs).

L'Inrae est directement associée à ces travaux. « La recherche s'attache à développer les algorithmes et l'intelligence embarquée dont le robot a besoin pour acquérir son autonomie au champ. La sécurité est l'un des axes de cette recherche. Nous devons définir des standards de sécurité et des protocoles de tests pour vérifier que le robot respecte les critères nécessaires. En parallèle, nous devons développer la capacité du robot à reconnaitre les situations et à adapter son comportement aux variations de contexte », précise Roland Lenain. « Comment faire dialoguer à distance le robot avec l'humain et donner suffisamment d'informations sur l'anomalie rencontrée pour permettre à l'opérateur de relancer la machine à distance est l'un des aspects sur lequel nous devons encore travailler », confie-t-il.

Des progrès en accéléré

Les progrès dans ce domaine pourraient d'ailleurs s’accélérer. D'importants moyens viennent d'être déployés par l'Agence Nationale de la Recherche pour accompagner le projet TIRREX3 qui vise à développer de nouvelles plateformes robotiques. « Des financements sont notamment prévus pour la création d'un Roboterium, qui accueillera sur un même site une multitude de robots à disposition des laboratoires de recherche. Nous allons pouvoir étudier le comportement dans les champs de robots très différents et tester des architectures innovantes avec des suspensions actives, des roues triangulaires, mais aussi construire des programmes de recherche communs avec d'autres labos », s'enthousiasme le chercheur. Ce Roboterium devrait voir le jour d'ici fin 2021 sur l'AgroTechnoPôle de Montoldre dans l'Allier.

S. Sabot