FR3001102A1 - Procede de pilotage d'un dispositif agricole automatise autonome - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif 1 agricole automatisé autonome comportant au moins des moyens 13 d'alimentation en énergie et des moyens 12 de déplacement, et comprenant des moyens 21, 20, 211, 212 d'optimisation de déplacement lui permettant d'utiliser la géométrie des cultures dans lequel il est disposé pour se déplacer de façon non aléatoire. La présente invention concerne également l'utilisation d'un dispositif selon l'invention pour la culture de parcelle agricole et la récolte de données. La présente invention concerne également un procédé d'aide à la culture de parcelles agricoles, mettant en œuvre le dispositif selon l'invention pour effectuer au moins une opération d'entretien d'une parcelle agricole.

Description

La présente invention concerne le domaine des dispositifs agricoles, et plus particulièrement un dispositif agricole automatisé autonome. Plus précisément l'invention concerne un dispositif agricole automatisé autonome pour cultures en rangée.

Préambule et art antérieur Les cultures de tout type, que ce soit les cultures de fruits, de légumes, les vignes nécessitent de nombreuses opérations comme par exemple le désherbage, le semage, le binage, la tonte, le fauchage, la pulvérisation. Sur certaines de ces cultures il est également nécessaire de faire notamment des prélèvements, des analyses de couleur, de goût. Pendant longtemps ces opérations ont été réalisées manuellement, ce qui était long, pénible et fastidieux. Actuellement, ces opérations sont effectuées en général avec des dispositifs de type tracteur ou motoculteur. Les tracteurs ou motoculteurs permettent d'utiliser différents types d'outils et notamment des bineuses, semoirs, bèches, herses rotatives, épandeurs, désherbeurs. L'inconvénient de ces dispositifs provient du fait qu'ils nécessitent la présence permanente d'un utilisateur, et plus précisément un conducteur. Un autre inconvénient provient du fait que leur grande taille ne leurs permet pas de s'adapter à tous les types de cultures car ils ne peuvent pas circuler correctement dans les allées. De plus, certains de ces dispositifs peuvent être assez polluants et travaillent lentement. Plus récemment ont été développés des dispositifs agricoles automatisés et autonomes qui permettent notamment de s'affranchir de la présence d'un utilisateur. La demande de brevet FR2923674 décrit un de ces dispositifs. Le dispositif décrit dans ce document permet l'entretien d'une propriété viticole. Il comprend des moyens d'alimentation en énergie, des moyens de déplacement, des moyens de détection d'obstacle, des moyens de navigation, des moyens de coupe et des moyens automatisés de variation de hauteur des moyens de coupe. Il travaille à l'intérieur d'un espace virtuel prédéfini et se déplace de façon aléatoire. L'inconvénient de ce type de dispositif au déplacement aléatoire provient justement du fait que le déplacement aléatoire n'est pas optimisé. En effet, le dispositif va devoir passer plusieurs fois au même endroit avant d'avoir couvert l'ensemble de la surface virtuelle. Il nécessite de plus la définition d'un périmètre virtuel ce qui complique l'utilisation du dispositif. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif automatisé, de type robot, qui se déplace seul et de façon optimisée sur des parcelles agricoles. Exposé de l'invention A cet effet, la présente invention propose un dispositif agricole automatisé 10 autonome comportant au moins des moyens d'alimentation en énergie et des moyens de déplacement, les moyens d'optimisation de déplacement lui permettant d'utiliser la géométrie des obstacles qui se trouvent sur la parcelle de culture, dans laquelle il est disposé, pour se déplacer de façon non aléatoire. Il est important de noter ici, concernant la « géométrie des obstacles », qu'il 15 s'agit de détecter et de suivre des rangs de plantations. La géométrie est donc ici formée de « lignes » droite ou courbes, souvent parallèles. Il existe des algorithmes appropriés pour détecter cela : « Hough » -marques déposée-, « régression linaire / affine », « force brute » (identification de formes connues, ici des lignes). Dans notre cas les « obstacles » intéressants sont donc les cultures 20 (en rang, en bute, en planches...) qui forment des lignes. Selon un mode de réalisation de l'invention, les obstacles sont formés par des plantations. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'optimisation de 25 déplacement sont formés par des moyens de vision et des moyens d'analyse d'image associés à un ensemble de moyens informatiques. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif agricole comprend des moyens de collecte de données. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif agricole est 30 configuré pour être contrôlé manuellement, ou recevoir des instructions via une interface de commande sans fil. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif agricole comporte comprenant des moyens de suivi, de déchargement de récolte et de pesé, lui permettant de suivre un utilisateur lors d'une récolte et d'aller se décharger de la récolte de façon automne. L'action de suivre seul une personne aux champs (grâce à des algorithmes d'analyse d'image et au traitement des données laser) apporte une plus-value à l'utilisation. Cela permet de soulager la pénibilité lors de la récolte ou des travaux aux champs, grâce au transport de charge de l'engin. L'invention concerne également l'utilisation du dispositif selon l'invention pour la culture de parcelle agricole. L'invention concerne également l'utilisation du dispositif selon l'invention pour la récolte de données. L'invention concerne également un procédé d'aide à la culture de parcelles agricoles, mettant en oeuvre le dispositif selon l'invention pour effectuer au moins une opération d'entretien d'une parcelle agricole. Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé consiste à : - effectuer au moins une opération d'entretien d'une parcelle agricole par un dispositif selon l'invention dans une surface définie par la géométrie de la parcelle, laisser le dispositif selon l'invention se déplacer de façon optimisée et non aléatoire dans cette surface définie.

Présentation des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées et données à titre d'exemple : la figure 1 est une représentation sous forme de diagramme d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue de profil d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la figure 3 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une représentation schématique de deux exemples de géométrie de plantations. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Le dispositif 1 selon l'invention, illustré sur la figure 1, est un dispositif automatisé autonome, également appelé robot, d'aide à la culture des parcelles agricoles. La taille du dispositif 1 est adaptée pour qu'il puisse se déplacer sur la parcelle entre des rangées ou plants de culture, ou qu'il puisse enjamber les plants de culture. Il s'agit en général d'enjamber des planches de cultures, cultivées en planches de 1m à 1m50 de large. Il y a dans ce cas plusieurs rangs de cultures par planche, et le robot enjambe une planche entière. On entend par là qu'il dispose de moyens d'appui au sol et de déplacement de part et d'autre de la rangée. La taille du dispositif est ainsi différente en fonction de la parcelle cultivée. On entend par taille, les dimensions : hauteur, longueur et largeur, ainsi que la forme. Par exemple, si le dispositif est utilisé pour une culture viticole, ses dimensions sont inférieures à celles d'un dispositif utilisé pour une culture arboricole comme les pommes. Ce dispositif 1 comprend au moins des moyens 13 d'alimentation en énergie, des moyens 12 de déplacement, des moyens de détection d'obstacle, des moyens de navigation.

Le dispositif 1 selon l'invention comporte d'autres moyens 21 qui le différencient des dispositifs de l'art antérieur. Ces moyens 21 sont des moyens lui permettant d'optimiser son déplacement de façon à ce qu'il ne se déplace pas aléatoirement. Plus précisément ces moyens 21 permettent au dispositif 1 d'utiliser la géométrie des obstacles qui se trouvent sur la parcelle de culture dans laquelle il est disposé, pour se déplacer. Selon un mode de réalisation de l'invention, les obstacles sont formés par les plantations 16 illustrées sur la figure 1. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les obstacles sont formés par des piquets utilisés pour les plantations 16, ou tout autre type d'obstacles 30 comme par exemple le matériel d'arrosage. Selon un mode de réalisation de l'invention, la géométrie (illustrée sur la figure 4) des obstacles utilisée par le dispositif est une géométrie en ligne. C'est-à-dire que les allées de plantation ou de piquets sont disposées de façon à former des lignes droites qui sont parallèles 17 entre elles.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les allées sont en ligne mais non parallèles entre elles. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les allées forment des lignes 18 courbes ou forment des sinusoïdes, parallèles ou non parallèles entre elles. Les moyens 21 d'optimisation du déplacement comportent au moins des moyens 211 de vision. Ces moyens 211 de vision sont associés à des moyens 212 d'analyse d'image. Ces moyens 211 de vision en coopération avec les moyens 212 d'analyse d'image permettent au dispositif de réaliser une reconnaissance des allées en détectant les lignes et les contours formés par les rangées de plantations ou les piquets pour se repérer et les suivre ou les éviter. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens 211 de vision sont formés par une ou plusieurs caméras. Cette caméra peut être une caméra simple ou 3D (3 dimensions).

Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens 211 de vision sont formés par un laser à balayage. En ce qui concerne le choix des technologies de capteurs télémétriques, il est à noter les points suivants. Des capteurs ultra-son (temps de vol) sont intéressants pour la détection d'obstacles, mais ne sont pas adaptés au suivi précis de rangées, leur mesure de distance n'est pas assez précise et ils ont un cône de détection trop large. Des capteurs infra rouge sont plus précis que l'ultrason et présentent un cône très fin. Ils fonctionnent précisément (2 à 5 cm) uniquement à courte portée (moins de 50 cm). De plus ils sont très fortement perturbés par la lumière du soleil et donnent des mesures incohérentes quand ils ne détectent rien. Leur utilisation est donc possible mais complexe, et nécessite l'utilisation de beaucoup de capteurs (au moins trois par zone d'intérêt) pour pouvoir moyenner et filtrer les mesures afin de déduire une information cohérente et fiable. L'utilisation de laser (LIDAR) est très intéressante, car précise et à longue portée, avec une faible perturbation due au soleil sur les courtes distantes. Le faisceau de mesure est alors très fin et très précis (typiquement 1 mm). C'est un capteur idéal pour le travail en extérieur dans les champs et sur le feuillage. Il permet de détecter et de suivre une rangée de culture et même de détecter les rangées parallèles à travers le feuillage de la première rangée. De la sorte, le capteur laser acquiert, à travers les trous des rangées entourant immédiatement le dispositif, des points sur les rangées immédiatement parallèles, permettant ainsi la détermination géométrique desdites rangées en plus des rangées entourant immédiatement le dispositif, ce qui permet un contrôle du déplacement du dispositif entre ces rangées et une stabilisation de trajectoire plus fiables. Il est à noter que c'est l'agrégation et l'analyse des différents modes de vision et de perception qui permet un comportement fiable et précis (méthode de fusion de données). Les moyens 212 d'analyse d'image utilisent notamment un procédé de seuillage qui consiste à isoler des couleurs dans une image, couplé à un procédé de détection de ligne et de contour qui permet de différencier les cultures, et leurs différentes parties, fruits, pieds, feuilles, des zones de terre, des obstacles (cailloux, bâches plastiques, tuyaux, poteaux, piquets, humains...) ou des cibles du robot (zones à traitées, borne de recharge ...). Les moyens 212 d'analyse peuvent également utiliser un procédé de segmentation des couleurs et des textures. Ces procédés de seuillage et segmentation sont suivis d'une étape de classification. Ces méthodes d'analyses 20 d'images sont connues de l'homme du métier. Ainsi, grâce à la caméra 211, le dispositif 1 enregistre la géométrie des allées et se dirige en fonction de cette géométrie grâce aux analyses des images faites par les moyens 212 d'analyse d'images. Le résultat des données enregistrées et analysées par les moyens 25 d'analyse d'image sont ensuite transmis aux moyens 12 de déplacement qui vont ainsi suivre la direction déterminée pour ne pas rencontrer d'obstacles. Le dispositif 1 peut ainsi se déplacer sans problème, quelque soit la largeur entre les deux allées. Pour permettre d'améliorer son repérage dans l'espace et ses 30 déplacements, le dispositif 1 comporte des moyens de mise en marche des moteurs, des moyens de type accéléromètres et magnétomètres, et des moyens de guidage de type GPS (pour Global Positioning System selon la terminologie anglaise) ou tout autre moyen de localisation connu de l'homme du métier. Le dispositif 1 est ainsi localisé en temps réel dans la parcelle.

Les moyens 12 de déplacement du dispositif sont configurés pour s'adapter à tout type de géométrie des cultures. Selon certains modes de réalisation de l'invention, les moyens 12 de déplacement permettent ainsi au dispositif d'avancer, de reculer de faire un demi- tour total sur place, d'enjamber les plants de culture. Pour cela, selon un mode de réalisation de l'invention les moyens 12 de déplacement sont formés par des roues 12 illustrées sur la figure 2. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens 12 de déplacement du dispositif sont formés par au moins une chenille (non illustrée), pour avoir une meilleure adhérence et réduire la compaction des sols. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens 12 de déplacement du dispositif sont formés par des systèmes de pattes inspirées des animaux ou insectes qui vont lui permettre d'enjamber les plants et de pouvoir se déplacer dans des terrains accidentés, non accessibles aux roues ou chenilles.

Les moyens 12 de déplacement sont associés à des moteurs qui lui permettent d'avancer à une vitesse prédéfinie et adaptée aux contraintes du terrain et de la culture dans lequel le dispositif se déplace. Les moyens 13 d'alimentation en énergie fournissent l'énergie nécessaire aux moteurs pour faire avancer le dispositif 1. Ces moyens 13 d'alimentation en énergie sont formés par tout type de moyen, connu de l'homme du métier, permettant au dispositif d'être autonome le temps nécessaire à la réalisation des opérations voulues. Lorsque le niveau d'énergie des moyens 12 d'alimentation en énergie est trop bas, le dispositif 1 selon l'invention retourne se charger automatiquement sur une borne de recharge. Pour cela, le dispositif est équipé de moyens lui permettant de repérer la borne de recharge grâce à un système de balise émetteur/récepteur et/ou visuellement et/ou par coordonnées pré-enregistrées. Le dispositif 1 comporte un système de connexion électrique lui permettant de se connecter automatiquement, sans intervention humaine.

Le dispositif selon l'invention est équipé d'un ensemble 20 de moyens informatiques intégré illustré sur la figure 1. Cet ensemble 20 de moyens informatiques comporte un calculateur, un mini-ordinateur, ou tout autre élément du même type, qui va permettre de commander l'ensemble des moyens du dispositif 1 pour lui permettre de fonctionner seul.

Le dispositif 1 est également configuré pour permettre le réglage automatique de la position désirée des outils en fonction de, par exemple, la profondeur de travail de la terre, la hauteur de coupe de l'herbe, les coordonnées spatiales à atteindre. Ce réglage est réalisé grâce à des moyens de réglage de la position des outils. Le dispositif 1 peut ainsi relever les outils pour se déplacer sans travailler le sol ou pour franchir des obstacles, et les baisser pour repasser à une position de travail. Si le dispositif 1 est bloqué à cause d'un outil, il peut ainsi modifier la position de celui-ci et/ou faire marche arrière pour se débloquer sans intervention d'un utilisateur. L'ensemble de ces moyens est ainsi commandé via les moyens de commande formés par le mini-ordinateur. Associés aux moyens 12 de déplacement, aux moyens 13 d'alimentation en énergie et aux moyens 21 d'optimisation du déplacement, les moyens commandés par l'ensemble informatique via le mini-ordinateur permettent au dispositif de se déplacer seul et d'effectuer l'ensemble des opérations nécessaires à la culture des parcelles agricoles. Selon un mode de réalisation, le dispositif 1 selon l'invention comporte des moyens 14 d'accrochage d'outils 15 agricoles générique ou facilement adaptable de façon à pouvoir changer d'outils facilement. Ces outils peuvent être actifs comme par exemple des cisailles, des coupes fil, des préhenseurs, des pinces, ou passifs comme par exemple des socs de binages 15, illustrés sur la figure 3, des herses, des caméras, des capteurs spécialisés.

La position des outils agricoles sur le dispositif est définie au moins en fonction de l'outil lui-même, de la forme du dispositif et de la géométrie de la parcelle. Le dispositif comporte également des moyens de collecte de données de type couleurs, odeurs, température, humidité, pression, ensoleillement ou tout autre donnée utile pour l'analyse des plantations. Une fois collectées, ces données sont transmises via un réseau sans fils. Ces données peuvent également être stockées dans le dispositif sur des supports amovibles ou pas, pour être utilisées ultérieurement.

Le dispositif 1 selon l'invention peut être contrôlé manuellement, ou recevoir des ordres/objectifs via une interface de commande sans fil, qui peut être constituée par un téléphone mobile intelligent ou une tablette tactile. Cette interface du type interface homme-machine sert également à l'utilisateur à recevoir et visionner des informations de surveillance et d'aide à la décision concernant ses cultures. Ces informations sont envoyées par le dispositif 1 au fur et à mesure du travail agricole (maturité des cultures, détection de maladie, humidité des sols, besoin en engrais ...) puis traitées avant affichage pour les synthétiser et en simplifier la compréhension.

L'ensemble des moyens - analyse d'image, moyens de vision, GPS, GSM, accéléromètre, magnétomètre, odométrie- du dispositif 1 lui permettent ainsi de se repérer dans la culture. Les lignes virtuelles sont formées par les rangées de plants cultivés. Le dispositif 1 peut détecter une ou plusieurs de ces lignes grâce à de l'analyse d'image et à des capteurs de proximités et/ou de contact. Il réalise ainsi des déplacements non-aléatoires pour permettre de travailler sur un maximum de surface en un minimum de temps, quelque soit la taille de la parcelle à traiter, sans qu'elle ait besoin d'être définie à l'avance. Le dispositif 1 est capable de détecter la fin d'une rangée et de se positionner sur la suivante. Soit en la détectant de lui-même, soit parce qu'on aura placé à l'avance une balise (visuelle ou électronique) lui indiquant la rangée suivante. Arrivés à la fin d'une parcelle (plus de lignes de culture à suivre) le dispositif 1 s'arrête ou recommence le parcours. Le dispositif 1 selon la présente invention comporte des moyens de guidage 25 automatique. Le procédé de traitement des données de mesures brutes des mesures des capteurs de distance, comporte des étapes suivantes, dans l'ordre : ^ Ecrêtage (enlever les valeurs minimales et maximales hors normes selon spécifications des capteurs), 30 ^ Récupération et utilisation de la valeur de mesure (distance) la plus proche pour chaque capteur, ^ Rejet de la valeur de mesure si elle est trop différente des précédentes.

Le dispositif 1 utilise une identification des rangées à partir des mesures par utilisation de segmentation anisotrope. Pour estimer le déplacement relatif de l'engin sur un terrain glissant (terre), avec patinage possible des roues, le dispositif utilise un gyroscope et des roues codeuses. Pour limiter les glissements durant les demi-tours, le mode de déplacement du dispositif comporte des moyens d'éviter les manoeuvres sur place, en effectuant un « demi-tour en trois temps ».

Le procédé de pilotage du dispositif comporte la prise de plusieurs points / zones de mesures : au niveau de l'engin, légèrement à l'avant de l'engin, un peu plus en avant, loin devant l'engin. Ceci est plus efficace que l'utilisation de télémètres uniquement sur le coté de l'engin. Ceci permet réellement de tenir l'axe de façon beaucoup plus stable, avec identification des points de fuites. Cela permet au dispositif d'anticiper son évolution. Le procédé utilise un filtrage des données brutes avant d'effectuer une moyenne ou autre traitement. Le procédé comporte une étape de calcul du centre de l'allée. Ensuite le dispositif peut se positionner par rapport à ce centre calculé. Cependant le dispositif n'est pas obligé de le suivre, il peut s'en décaler pour travailler au plus près des cultures et couvrir en plusieurs passages sur la même rangée, à différentes positions du centre, toute la surface à travailler. Le traitement et l'analyse d'image couleur est possible malgré les ombres et changements de luminosité dues aux conditions climatiques grâce : - au choix de caméra à sensibilité logarithmique à la luminosité, - au travail de l'image dans un espace approprié, - au réglage du gain de l'image de manière dynamique. Le procédé utilise un algorithme de classification efficace mettant en oeuvre une méthode « boost ».

Le procédé utilise la texture des objets et la profondeur, le relief (via vision 3D ou information obtenue par les capteurs laser) pour aider à la classification. Le procédé utilise un algorithme du type « odométrie visuelle » (détection de la différence entre deux prises de vue pour estimer un déplacement), pour suivre le déplacement de l'engin.

Le procédé de pilotage utilise un algorithme d'analyse d'image avec les particularités suivantes : - Utilisation de la vision binoculaire (information de profondeur) en sus d'un algorithme de segmentation pour rendre plus robuste le résultat de chacun des algorithmes. - Utilisation des composantes a et b de l'espace de couleur "Lab" pour obtenir une segmentation robuste en extérieur. - Utilisation de divers attributs (couleur, texture, météo, date), pour rendre robuste l'apprentissage machine effectué sur les algorithmes d'analyse d'image.

Cela permet de prendre en compte les variations naturelles des cultures et paysages au cours de la journée, en fonction de la date et de la météo et de les compenser. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif 1 agricole est configuré pour recevoir au moins un bac de type cagette sur sa surface supérieure. Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comporte un emplacement 35 pour poser au moins bac afin de par exemple aider, lors de la récolte, à transporter des charges de type cagettes. Dans un exemple de réalisation, les dimensions standard des cagettes sont de 40cm x 60cm. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif 1 comporte des moyens de suivi de l'utilisateur lui permettant de suivre une personne/utilisateur lors de la récolte de fruits ou légumes. Ces moyens sont configurés de façon à mettre le robot en marche lorsque la personne avance et à s'arrêter lorsque la personne s'arrête. Selon un mode de réalisation le dispositif 1 comporte des moyens lui permettant d'aller décharger de façon autonome les fruits ou légumes récoltés et contenus dans le bac au bout d'une allée. Le mode de fonctionnement est identique à celui qui permet au dispositif 1 d'aller recharger sa batterie de façon autonome. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 1 comporte également des moyens de pesée lui permettant de définir si le bac est plein et nécessite d'être vidé.

Les moyens de suivi, de décharge et de pesé comprennent des capteurs et / ou caméra, associés ou non à des bornes de repérage, commandés par les moyens 20 informatiques du dispositif 1. Ces moyens de suivi, de décharge et de pesée sont, selon une variante du dispositif selon l'invention, télécommandés. La présente invention concerne également l'utilisation d'un dispositif 1 pour la culture de parcelles agricoles, le dispositif étant configuré en fonction du type de parcelle à cultiver. La présente invention concerne également l'utilisation d'un dispositif selon l'invention pour la culture de parcelles maraichères, et pour la collecte de données. La présente invention concerne également un procédé d'aide à la culture de parcelles agricoles, et plus précisément un procédé d'entretien des parcelles agricoles.

Ce procédé consiste à : effectuer au moins une opération d'entretien d'une parcelle agricole par un dispositif selon l'invention dans une surface définie par la géométrie de la parcelle, laisser le dispositif selon l'invention se déplacer de façon optimisé et non aléatoire dans cette surface définie. Variantes Les exemples qui suivent ne sont nullement limitatifs. Chaque variante peut être utilisée seule ou en combinaison avec une ou plusieurs autres variantes.

Dans un premier exemple nullement limitatif, le dispositif 1 est constitué d'un corps 10 rectangulaire illustré sur la figure 2, dont les dimensions longueur, largeur, hauteur, sont adaptées pour pouvoir se déplacer dans les allées de la plupart des parcelles maraichères. Plus précisément, la longueur du corps du dispositif est comprise entre 0,50 m et un mètre, de préférence entre 0,65 et 0,90 m et de manière très préférée est égale à 0,70 m. La largeur du corps du dispositif est comprise entre 0,20 et 0,80 m, de préférence entre 0,30 et 0,50 m et de manière très préférée est égale à 0,40 cm. La hauteur du dispositif est comprise entre 0,30 et 0,80 m, de préférence entre 0,45 et 0,65 m et de manière très préférée est égale à 0,55 m.

Selon un mode de réalisation de l'invention la partie la plus haute du dispositif est à hauteur d'homme, c'est-à-dire environ 0,60 m. Le châssis du corps du dispositif est configuré de façon à être positionné à une hauteur minimum comprise entre 0,06 m et 0,10 m, de préférence à une hauteur minimum de 0,075 m par rapport au sol. De cette façon, le dispositif n'est pas bloqué par des mottes de terre, des trous ou des cailloux et peut circuler librement dans les allées maraichères. Selon une variante de l'invention, le dispositif est suffisamment lourd pour pouvoir tirer un outil sans problème, c'est à dire sans patiner. Il doit être suffisamment léger pour pouvoir être transporté par deux personnes. Plus précisément le poids du dispositif est compris entre 1 et 120 kg, et est, par exemple, égal à 100 Kg. Selon une variante de l'invention, le dispositif comporte des moyens 11 de préhension de type poignée ou moyens de prise formés directement dans le corps du dispositif. Ces moyens 11 de préhension permettent à des utilisateurs, qui sont en général des agriculteurs, de soulever et déplacer le dispositif 1 selon l'invention lorsque par exemple les roues sont bloquées par la mise hors tension du moteur. Pour atteindre le poids désiré le dispositif 1 peut être lesté. Le lestage peut être réalisé avec par exemple des réservoirs intégrés au dispositif 1 qui peuvent être remplis d'eau ou tous autres liquides équivalents. Le lestage peut également être réalisé en utilisant des charges solides qui seront disposées sur le dispositif 1. Selon une variante de l'invention, les moyens de déplacement 12 comportent au moins quatre roues 12, deux roues à gauche et deux roues à droite, la gauche et la droite étant définies par rapport au sens d'avancement du dispositif 1 et plus précisément lorsque le dispositif 1 est en marche avant. Les roues 12 sont des roues motrices. Selon une variante de l'invention, les deux roues 12 disposées à gauche sont indépendantes en termes de motorisation des deux roues 12 disposées à droite. C'est à dire que le dispositif 1 comporte au moins deux moteurs pour faire fonctionner les quatre roues. Selon une autre variante de l'invention, les quatre roues 12 sont indépendantes en termes de motorisation. Dans ce dernier cas le dispositif 1 comporte au moins quatre moteurs faisant fonctionner chacun une roue 12.

Selon une variante de l'invention, les roues 12 du dispositif comportent des crampons 121, visibles sur les figures 2 et 3, lui permettant de se déplacer sans problème aussi bien sur un sol humide que sur un sol très sec. Selon une variante de l'invention, les moteurs du dispositif 1 sont des moteurs électriques à courant continu et contrôlables en tension. Ils sont configurés pour fournir une puissance de travail d'environ 600W. Les moteurs sont protégés par des fusibles. Ils sont configurés également pour être bloqués de force lors par exemple d'un demi-tour ou d'un choc avec un obstacle. Dans un exemple non limitatif, le temps de blocage est de dix secondes maximum.

Selon une variante de l'invention, le dispositif est configuré pour résister à différents facteurs. Il est notamment configuré pour résister à des températures pouvant aller de -60°c à +60°C. Il est également configuré pour résister à de faibles averses, au passage dans des flaques ou de la boue, à la poussière et aux vibrations dues à son fonctionnement.

Selon une variante de l'invention, les moyens 13 d'alimentation en énergie sont formés par au moins une batterie 13. La batterie 13 présente ici une autonomie de travail d'au moins quatre heures. La durée de vie de la batterie 13 est de 500 à 1000 cycles d'utilisation, sachant qu'une utilisation minimum de 3 jours, trois fois par mois, pendant cinq ans, représente environ 300 cycles, ce qui est l'utilisation nominale du dispositif. Sur cinq ans cela représente un temps de fonctionnement du dispositif d'environ 4320 heures. Le temps de charge de la batterie 13 utilisée dans le dispositif selon l'invention est de huit heures maximum. Une journée de travail du dispositif est ainsi composée de deux cycles, travail (4h) puis charge (8h), consécutifs.

Le dispositif comporte des moyens de sécurité sous la forme d'un coupe circuit. Selon une variante, ce coupe circuit est formé par un interrupteur de sécurité ou bouton d'arrêt d'urgence bien connu de l'homme du métier. Selon une autre variante, le coupe circuit est formé par une ceinture de contact coupe circuit.

Selon une variante de l'invention, les moyens 14 d'accrochage sont disposés à l'arrière du dispositif 1, l'arrière du dispositif 1 étant défini par rapport au sens de déplacement en marche avant du dispositif. Ces moyens 14 d'accrochage coopèrent avec des moyens de fixation amovibles portés directement par les outils 15 maraichers. Ces moyens de fixations amovibles utilisent des technologies classiques telles que tubes, manchons et goupilles. Les outils comportent un moyen de désengagement automatique. Ces moyens de désengagement sont contrôlables par un relais électrique pour passer en position basse de travail et position haute de repos.

Lorsque l'outil est en position basse, il ne doit pas être plus bas que le châssis du corps du dispositif 1, c'est-à-dire qu'il ne doit pas y avoir moins de 0,075 m entre l'outil et le sol. Selon une variante de l'invention, la largeur de travail de l'outil est comprise entre 0,30 et 0,60 m, et de préférence est égale à 0,35 m. L'outil comporte une butée pour éviter son enfoncement dans la terre, tout en lui laissant un degré de liberté vertical d'environ 0,10 m pour qu'il puisse suivre au mieux le relief du sol. Cela permet également à l'outil de se désengager s'il est bloqué par une pierre, racine ou autre, et donc de ne pas bloquer tout l'appareil et de ne pas endommager l'outil.

Selon une variante de l'invention, le dispositif comporte également des capteurs de proximité infrarouge disposés tout autour de son corps à des hauteurs différentes. Une première série 32 forme une ceinture disposée à 15 cm du sol, et une deuxième série 31 forme une ceinture disposée à trente centimètres du sol. La caméra 33 est disposée entre ces deux ceintures. Les capteurs comportent des moyens de protection de type vitre ou plaque de plexiglas pour les protéger de l'eau ou de la lumière. Selon une variante de l'invention, pour éclairer la nuit, le dispositif comporte une rangée de diodes ou ampoules basse consommation pouvant être alimentées par la batterie ou par des moyens propres aux diodes ou ampoules.

Le dispositif comporte également une ou plusieurs diodes de statut, visibles par l'utilisateur. Le dispositif comporte des capteurs de température et d'humidité, de pression de l'air ou de la terre et de luminosité. Selon une variante de l'invention, un outil spécialisé, à géométrie variable, peut être embarqué pour travailler entre les pieds des plants. Ce travail peut aussi être réalisé par un dispositif plus petit de moins de 20 cm de large. Les différents dispositifs, spécialisés, communiquent ainsi entre eux pour se transmettre des informations et coordonner leur travail. Ils comportent alors des moyens de communication inter-dispositifs.

Dans une variante de réalisation, le dispositif comporte un outil de désherbage sur le rang des cultures, adapté à la vitesse de déplacement réduite de l'engin : composé d'une rasette inclinée (pouvant travailler en complément d'un outil de binage) qui récolte la terre meuble en surface (3 à 5 cm) et l'entraîne mécaniquement/passivement, grâce à l'avancement de l'engin pour la déposer au pied des rangs de cultures et réaliser un « chaussage ». Cela permet de diminuer l'enherbement au pied des cultures en remuant la terre pour déraciner les adventices, et en recouvrant et étouffant les adventices. Cette rasette rigide se termine par une partie plus souple (poils de plastique ou de métal par exemple) qui permet de venir déposer la terre au plus près des pieds de cultures sans les abîmer. La rigidité de cette partie souple est à choisir pour trouver le meilleurs compromis, permettant de déplacer le plus de terre possible, sans abîmer les cultures. Selon le type de culture (leur fragilité) et le type de terre (sa lourdeur). La rasette est inclinable et réglable de haut en bas (voir plan) pour pouvoir gérer la hauteur de la bute créée, ou pour entretenir des buttes existantes. Cet outil est également particulièrement adapté à l'entretien du bord des paillages plastiques (bâches). En ramenant et travaillant la terre au ras de l'endroit où la bâche est enterrée dans le sol, de la même manière que pour les rangs de plantes. Pour être le plus efficace possible, cet outil doit être passé régulièrement (tous les 15 jours au minimum en cas de conditions chaudes et humides). Une utilisation efficace de l'outil consiste à passer une première fois pour créer la butte sur le rang (chaussage), puis de passer la seconde fois (15 jours après) en réglant la rasette un peu plus haut pour « détruire / descendre » cette bute grâce aux poils souples (déchaussage), puis de repasser après quelques jours pour remonter cette butte avec une utilisation plus basse de la rasette (chaussage), et ainsi de suite. L'alternance chaussage / déchaussage permet ainsi d'empêcher les adventices de prendre racine et de garder une terre souple et aérée. On place un de ces dispositifs de chaque coté du robot pour travailler les côtés des rangs / buttes / planches / bâches entre lesquels il passe. Dans une autre variante de réalisation, le dispositif comporte des pare chocs de sécurité pour détecter un contact et éviter tout accident, soit avec l'ajout de bordures sensibles autour du robot, soit en intégrant des capteurs d'effort et de contact à sa carrosserie. Quand ce mécanisme de pare choc est enclenché par un contact, la puissance dans les moteurs est coupée. Dans une variante d'utilisation, le robot est utilisé pour tracter des objets (remorques, sièges à roulette par exemple).

Dans encore une autre variante de réalisation, le dispositif comporte une petite herse étrille déporté et inclinable. Celle-ci est adaptée au robot qui passe entre les rangs et entre les buttes. Le dispositif utilise une petite herse étrille classique. Elle est positionnée sur un support déporté réglable en largeur (pour l'éloignée du robot) et inclinable, pour lui permettre de travailler sur le rang des cultures, et sur les flancs et sommet des buttes (pommes de terre par exemple). Un de ces dispositifs est placé de chaque coté du dispositif 1 pour travailler les cotés des rangs / buttes entre lesquels il passe. Avantages L'ensemble des moyens du dispositif 1 selon l'invention lui permet de : - Collecter des données d'agriculture de précision : le dispositif comporte des moyens pour prélever et/ou récupérer des informations sur les cultures avec divers capteurs embarqués. Il utilise les informations in situ pour traiter/travailler les cultures avec des outils spécialisés (engrais, arrosage, taille, etc.). Il stocke les informations pour un traitement ultérieur. Il envoie les informations via le réseau Wifi ®, GSM (pour Global System for Mobile communication selon la terminologie anglaise) ou autres technologies sans fil vers une base de données distante dédiée. - Constituer un épouvantail sur des allées ou dans des champs sans allées, avant que les graines germent, autour des champs ... cela est possible par l'ajout d'outils qui font du bruit, des ultrasons, des mouvements, des flashs lumineux, des odeur, ou autres procédés destinés à faire peur aux animaux (oiseaux, sangliers, ragondins, nuisibles en général ) ou insectes. Le dispositif peut être aidé ou remplacé par un autre dispositif, un dispositif volant de type drone par exemple, pour réaliser l'effarouchage. - Faire un outil de phénotypage : pour peser, arroser, étudier les cultures en générale. Avec la plate forme mobile autonome qui se déplace dans une allée et pèse chaque pot de tournesol et/ou étudie les plantes visuellement ou à l'aide d'autres capteurs, puis si besoin (conditions définies par l'utilisateur de l'outil), lui injecte des intrants (eau ou phyto suivant le besoin). - Gérer un système d'arrosage intelligent, la plate-forme mobile peut transporter de l'eau, ou diriger ou contrôler un système d'arrosage. - Utiliser des produits chimiques avec précision : pulvérisation d'intrant locale (sur le pied par exemple ou seulement sur une zone bien défini dont la surface peut varier de très petit à très grand suivant le besoin). Ses zones à traiter sont définies à l'avance, ou bien identifiées grâce à des capteurs (visuel ou autres). - Semer des graines et géo-localiser la position où elles sont plantées très précisément pour faire de l'agriculture de précision par la suite. - Adapter le système de navigation, les capteurs et la plate forme physique à d'autres cultures, avec d'autre type d'outils spécialisés pour ces cultures (viticulture, arboriculture, céréales... ). - Travailler en équipe "mufti-robot", chaque dispositif peut avoir des taches spécifiques (reconnaissance / détection, arrosage, traitement, récolte... ) et peut s'organiser et collaborer avec les autres pour plus d'efficacité. - Etre un outil de mesure automatique de la taille, de la surface et/ou du degré de maturité (taux de marron/vert) des feuilles de tournesol ou autres plantes à étudier en utilisant l'analyse d'image selon le protocole suivant. Avec une plaque de couleur (rouge, bleu, blanc ... ) pour faire un fond de couleur, à glisser sous la feuille à étudier, pour simplifier l'analyse d'image. Fixer ce support à un appareil informatique/électronique qui prend la photo, permet le traitement, avec une interface homme/machine tactile et/ou avec des boutons. Le support de feuille (plaque de couleur) peut être micro-perforé et relié à une pompe à vide pour plaquer la feuille au support (pour une meilleure estimation de la surface). - Enregistrer les données et photos dans une base de données ou autre support informatique, pour permettre le traitement et l'analyse. Cet enregistrement peut être local, sur la machine, ou distant, sur un serveur, par une liaison sans fil.

A terme ce type d'outil pourra être embarqué sur une plate-forme mobile autonome pour faire des études automatiques sur de grandes quantités de feuilles. - Amélioration des outils à castrer le maïs par le dispositif : intégrer des capteurs électronique de distance et/ou de forme (infra rouge, laser, ultrason, camera...), pour estimer précisément la hauteur des plans et contrôler la hauteur de travail de l'outil de la machine à castrer de manière dynamique. Repérer les cas particuliers dans les cultures (plant plus petit que la moyenne, "trou" dans le rang ...) pour les gérer aux mieux, et déduire les meilleurs mouvements à faire faire à l'outil, pour être le plus efficace possible. Les dispositifs 1 autonomes selon l'invention, sont ainsi des compagnons de l'agriculteur, dont le but est d'aider les agriculteurs à entretenir et surveiller les cultures. Ils travaillent seul ou en équipes pour réaliser des tâches spécifiques. Ils peuvent apporter des traitements ciblés et/ou prévenir l'agriculteur d'un début de maladie ou d'un problème notoire (obstacle gênant le travail, maturité des cultures anormale...) à un endroit géo-localisé de la culture. Ces dispositifs sont particulièrement adaptés aux cultures de fruits ou de légumes plantées en rangées (cultures: maraîchères, arboricoles, vinicoles ...).

On comprend qu'il n'est pas nécessaire d'être au dessus des cultures (comme sur un tracteur de l'art antérieur). Le dispositif 1 de la présente invention peut passer entre les cultures et se déplacer grâce à des capteurs, notamment laser, dans une rangée uniquement. Il est possible de rajouter les mêmes moyens de perception à l'arrière du dispositif 1 pour regarder vers l'arrière. Cela permet de garder la précision et suivre les « points de fuites » des rangées de culture, même quand le dispositif 1 s'approche de la fin du champ / rang. Ceci permet d'aider à stabiliser la trajectoire. La solution utilisée dans la présente invention ne nécessite pas de palpeurs mécaniques, qui sont très sensibles aux vibrations, chocs, présences d'obstacles (pierres, plantes parasites...) et qui peuvent lors de passages répéter abîmer les cultures. Il doit être évident pour l'homme du métier que la présente invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage d'un dispositif (1) agricole automatisé autonome comportant au moins des moyens (13) d'alimentation en énergie et des moyens (12) de déplacement, le dispositif comprenant des moyens (21) d'optimisation de déplacement lui permettant d'utiliser la géométrie d'obstacles qui se trouvent sur une parcelle de culture, sur laquelle il est disposé, pour se déplacer de façon non aléatoire, lesdits moyens d'optimisation de trajectoire étant formés par des moyens de vision (211) et des moyens (212) d'analyse d'image associés à un ensemble de moyens informatiques, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape d'enregistrement de la géométrie des obstacles qui se trouvent sur la parcelle de culture, et une étape de direction du dispositif en fonction de cette géométrie.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les obstacles sont formés par des plantations, la géométrie des obstacles utilisée par le procédé étant une géométrie en ligne, les allées de plantation ou de piquets étant disposées de façon à former des lignes, caractérisé en ce que le procédé comporte une reconnaissance des allées en détectant des lignes et des contours formés par des plantations ou des piquets pour repérer la position du dispositif et suivre ou éviter lesdites plantations ou piquets.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'acquisition, à travers les trous des rangées de plantations entourant immédiatement le dispositif, de points sur les rangées immédiatement parallèles, permettant ainsi la détermination géométrique desdites rangées en plus des rangées entourant immédiatement le dispositif.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de seuillage qui consiste à isoler des couleurs dans une image, couplé à une étape de détection de ligne et de contour qui permet de différencier les cultures, et leurs différentes parties, fruits, pieds, feuilles, des zones de terre, des obstacles ou des cibles du dispositif. 3001 102 21
5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de segmentation des couleurs et des textures, ces étapes de seuillage et de segmentation étant suivies d'une étape de classification. 5
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détection de la fin d'une rangée et de positionnement sur la rangée suivante.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en 10 ce qu'il comporte une phase de traitement des données de mesures de capteurs de distance, comportant des étapes suivantes : - écrêtage, - récupération et utilisation de la valeur de mesure la plus proche pour chaque capteur, 15 - rejet de la valeur de mesure si elle est trop différente des précédentes.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une identification des rangées à partir des mesures par utilisation de segmentation anisotrope.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte: 1/ la prise de plusieurs points/ zones de mesures : au niveau de l'engin, légèrement à l'avant de l'engin, un peu plus en avant, loin devant l'engin, et 2/ une identification des points de fuites.
10. 10. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte l'utilisation d'un algorithme de classification mettant en oeuvre une méthode « boost » lors de l'étape de classification. 30
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 10, caractérisé en ce qu'il utilise la texture des objets et la profondeur, le relief pour aider lors de l'étape de classification. 20 25
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il utilise un algorithme du type « odométrie visuelle », c'est-à-dire de détection de la différence entre deux prises de vue pour estimer un déplacement, pour suivre le déplacement de l'engin.
13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il utilise un algorithme d'analyse d'image avec : - utilisation de la vision binoculaire, fournissant une information de profondeur, en sus d'un algorithme de segmentation pour rendre plus robuste le résultat de chacun des algorithmes, - utilisation des composantes a et b de l'espace de couleur "Lab" pour obtenir une segmentation robuste en extérieur, - utilisation de divers attributs (couleur, texture, météo, date), pour rendre robuste l'apprentissage machine effectué sur les algorithmes d'analyse d'image.