WeedElec: Robot de désherbage localisé par procédé électrique haute tension.
Le projet WeedElec propose une alternative au désherbage global chimique. Il combine un moyen aérien de détection des adventices par drone couplé à un robot à bras delta ECOROBOTIX équipé d’un outil de désherbage électrique haute tension. Alors que l’agro-écologie est devenue le quotidien de beaucoup d’agriculteurs, WeedElec apporte une solution innovante, performante et éco-responsable grâce à l’agriculture de précision. (photo de couverture: @ECOROBOTIX)
Le Projet
Substitution du déserbage chimique par un désherbage haute tension
WeedElec a pour objectif de lever plus particulièrement les verrous scientifiques majeurs suivants :
- la détection/identification des adventices, en utilisant l’imagerie hyperspectrale et couleur, et des techniques associées de chimiométrie et d’apprentissage
profond. - Le couplage de la détection aérienne et de la détection embarquée par le robot pour décider de l’élimination des adventices.
- Une étude approfondie du comportement des mauvaises herbes soumises à une décharge électrique haute tension. Ceci en travaillant sur le couplage décharge électrique et impédance complexe des adventices avec leur phénologie.
Nous nous intéresserons aux effets environnementaux et de sécurité lies à l’utilisation de décharges électriques sur les adventices. Leur étude nous permet d’avancer dans la mise en place d’une stratégie intégrée de désherbage sécurisée.
La Solution WeedElec
Détection des adventices
La détection des adventices est un point clé de WeedElec. Les moyens à disposition peuvent être classés dans trois catégories selon le type d’information utilisée :
- Position spatiale des plantules:
Il s’agit de détecter les plantules en s’aidant de la distance fixe qui les sépare lors de la plantation. On affine ensuite leur détection autour de leur pré-positionnement à l’aide d’algorithme discriminant le sol et la végétation. Le plus souvent on utilise des techniques de segmentation couleur ou proche-infrarouge des images.
Une fois la plantule localisée, tout ce qui sera détecté autour est alors classé comme adventice. Cette méthode est très efficace en plantation centimétrique (guidage laser) et à un stade de végétation très précoce. Toutefois, cette technique ne permet pas d’individualiser les adventices sur le rang. WeedElec utilisera donc cette technique uniquement en première approche.
Identification taxonomique par apprentissage profond :
Les performances des algorithmes de reconnaissance d’image sont capables d’identifier une plante parmi des milliers d’autres avec des taux de reconnaissance élevés. Les derniers résultats dans ce domaine, montrent des taux de reconnaissances supérieurs à 85% (http://www.lifeclef.org/). L’accès à ces techniques s’est largement popularisé ces dernières années, notamment à travers l’application mobile Pl@ntNet (www.plantnet-project.org ; Joly & al., 2016). Cette approche qui mobilise de grandes quantités de données, nécessite une puissance de calcul difficile à mobiliser sur une solution électronique embarquée. Les techniques par distillation de connaissance (Hinton & all, 2015) et de “transfer learning” (Carranza-Rojas & all, 2017) ou de “domain adaptation” (Tzeng & all, 2017) seront utilisées pour lever ce verrou.- Information spectrale :
La technique de l’imagerie hyperspectrale (une à plusieurs centaines de bandes, associée à des traitements chimiométriques tels que la PLS-DA, a montré sa capacité à réaliser une discrimination efficace (Hadoux & all, 2014) entre mauvaises herbes et plants de culture. WeedElec se fondera principalement sur cette technique pour détecter les adventices par drone et en proxy détection.
Destruction des adventices
Le principe du désherbage électrique a été étudié par Diprose (1984). Celui-ci a mis en évidence que l’énergie nécessaire à la destruction d’une plante est proportionnelle à sa taille et plus importante pour les plantes d’extérieur que celles sous serres. Irstea lors des projets PATCHWORK et D3E (années 1995-2000) avait déjà développé une technique spécifique de destruction électrique haute tension localisée des adventices.
Cependant, les caractéristiques d’impédance complexe électrique variables suivant les espèces induisent des comportements différents lorsque celles-ci sont soumises à la haute tension. WeedElec a pour objectif d’étudier ces caractéristiques pour générer le signal haute tension optimal d’un point de vue efficacité létale et consommation énergétique de l’outil.
La finalité de WeedElec
In fine, l’objectif global de WeedElec est d’assembler l’ensemble de ces solutions sur un robot pour obtenir une solution prototype viable et valorisable en totalité ou en modules indépendants auprès de l’industrie.
Le rôle de TERIA
TERIA s’engage dans plusieurs projets éco-responsables sur un large spectre d’applications. Le respect et l’amélioration de l’environnement font partie intégrante de l’ADN de l’entreprise. Notre équipe d’experts travaillent quotidiennement avec ses partenaires pour développer des solutions efficientes et écologiques.
WeedElec qui utilise le géo-positionnement TERIA, est l’une des applications agricoles robotisées où TERIA est pionnière.
Source : www.challenge-rose.fr
