FR3112451A1 - Dispositif agricole multifonction automatise - Google Patents

Abstract

Dispositif agricole multifonction automatisé constitué d’une structure mobile motorisée opérant en cercle, alimenté en énergie ou autonome, munis d’au moins un porte outils pouvant être équipé de différents outils interchangeables automatiquement ou manuellement, et alimenté en fluide dans le but d’effectuer plusieurs tâches liés au jardinage, maraîchage ou culture de végétaux, de manière autonome automatisé ou contrôlé à distance.

Description

DISPOSITIF AGRICOLE MULTIFONCTION AUTOMATISE

La présente invention concerne le domaine des dispositifs agricoles, et plus particulièrement un dispositif agricole automatisé autonome multi-tâches.

Les cultures de tout type, que ce soit les fruits, les fleurs,les légumes, les plantes aromatiques ou médicinales nécessitent de nombreuses opérations chronophages tels que le binage, le sarclage, le désherbage, le semage, la tonte, les traitements, l’arrosage, le buttage...

La réussite de la plupart des cultures repose sur des connaissances, du savoir faire et de l’expérience.

Pendant longtemps ces opérations ont été réalisées manuellement, ce qui était long, pénible et fastidieux.

Actuellement, beaucoup de ces opérations sont effectuées avec des dispositifs de type tracteurs, motoculteurs ou robots tel que décrit dans le brevet NAIO TACHNOLOGIES N° 13 50474. Le dispositif décrit dans ce document permet d’accomplir différentes tâches de désherbages en se déplacent entre les rang de cultures.
Selon le brevet PCT/US2007017033 qui décrit un système d’irrigation qui dispense l’eau tout le long de la structure à l’aide de buses et qui est équipé d’une partie mobile comprenant un bras mobile dans au moins un sens différent de celui du déplacement le long de la structure de transport allongée et pouvant être équipé d’accessoires.

Les inconvénients de ces dispositifs proviennent:

1. du fait qu’ils nécessitent la présence d’un utilisateur pour la mise en route ou la supervision du travail, que leur autonomie est limitée, et le nombre de leurs interventions également car il faut notamment confier l’arrosage à un autre dispositif dans le cas des robots de type véhicules autonomes
2. du fait que le véhicule automatisé (ou pas), nécessite de laisser des allée dans les cultures afin de pouvoir y circuler, ce qui réduit la surface cultivée et peux provoquer un tassement du sol.
3. du fait que le résultat de la culture dépende des connaissances, de l’expérience, du savoir faire et des choix de l’opérateur et qu’ils sont difficilement reproductibles ou duplicables.
4. du fait que le système d’arrosage à l’aide de buses placées le long de tubes fournissent un arrosage peu précis et répartis tout le long du système conduisant à arroser toute la surface.

La présente invention a donc pour objet de palier à plusieurs de ces inconvénients de l’art antérieur en proposant un dispositif agricole de type robot autonome, qui se déplace au dessus des cultures, qui peut être alimenté en énergie, en eau et en intrants, ce qui lui permet d’optimiser la surface cultivée, et de prendre en charge les actions nécessaires au bon soins des cultures envisagée en réduisant au minimum la présence et les interventions d’un opérateur, tout en optimisant l’usage des ressources sans forcément reposer sur les connaissances, l’expérience ou la présence d’un opérateur. A ce titre la présente invention représente la première solution pouvant permettre de conduire toute les étapes liés à la culture de plantes, a savoir par exemple, via cette liste non exhaustive, la préparation du sol pour les semis, effectuer les semis, la surveillance en contribuant à la détection de maladies ou d’espèces invasives, leurs traitements par produits , effarouchage ou chasse des nuisibles, l’arrosage, l’éclaircissement si nécessaire, le désherbage, l’apport d’engrais, le binage, les traitements préventif & curatif, le buttage, la récolte, l’ouverture et la fermeture d’une serre, d’une ombrière ou d’une protection anti-grêle, et ce de façon autonome, pré-programmé et/ou contrôlé à distance.

Pour cela, la présente invention propose un dispositif agricole multifonction automatisé constitué d’une structure mobile motorisée opérant sur au moins trois axes de déplacements et travaillant en cercle autour d’un axe fixe ou mobile, alimenté en énergie ou autonome, munis d’au moins un porte outils pouvant être équipé de différents outils interchangeables automatiquement ou manuellement, et alimenté en fluide si l’on souhaite lui confier l’arrosage, l’apport d’engrais ou le traitement des cultures qui peuvent être géré via le contrôle d’une pompe doseuse par exemple, et le tout contrôlé par un ordinateur ou calculateur embarqué ou distant, exécutant un programme plus ou moins paramétrable et pouvant interagir avec de l’intelligence artificielle prenant en compte différentes données tels que à titre d’exemples:le type de culture, les mesures effectuées, les prévisions météorologiques et climatiques environnementale.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif agricole comprend des moyens de collecte et/ou d’analyse des données.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif agricole permet la collecte et/ou la transmission d’images et de données

Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif agricole peut être configuré pour fonctionner de manière totalement automatisé à l’aide d’un ordinateur ou d’un automate suivant un programme intégré ou être contrôlé à distance.

L’invention concerne l’utilisation du dispositif selon l’invention pour effectuer ou contribuer à tout types de travaux liés aux tâches de cultures, jardinage ou maraîchage.

L’invention concerne l’utilisation du dispositif selon l’invention pour la récolte de données et servir d’interface avec une intelligence artificielle dans le cadre de la cultures de végétaux.

L’invention concerne l’utilisation du dispositif selon l’invention pour effectuer des tâches annexes tels que actionner l’ouverture et la fermeture d’un abri de type serre, protection anti-grêle ou ombrière.

L’invention concerne l’utilisation du dispositif selon l’invention pour permettre d’effectuer l’arrosage en un point précis de la zone cultivée afin de permettre une irrigation ou un traitement au plus près des besoins de chaque plante. Les buses d’arrosages disposées sur le bras mobile 5 peuvent permettre un arrosage par le dessus de la plante à l’image de la pluie ou être disposé de façon effectuer un arrosage directement au pied de la plante par un côté pour évité de mouiller les feuillages.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention seront mieux compris et apparaîtrons plus clairement à la lecture de la description faite ci-après, en se référent aux figures annexées et données à titre d’exemple: est une représentation schématique d’une vue en perspective d’un mode de réalisation du dispositif selon l’invention.
est une représentation «de face»
est une représentation schématique représentant un exemple de l’utilisation du dispositif selon l’invention pour actionner un dispositif de protection des cultures en position «ouvert»
est une représentation schématique représentant un exemple de l’utilisation du dispositif selon l’invention pour actionner un dispositif de protection des cultures en position «fermé»

Le dispositif selon l’invention, illustré sur la , est un dispositif multifonction agricole automatisé également appelé robot maraîcher ou robot jardinier.
La taille et les dimensions du dispositif 1 sont adapté pour qu’il puisse se déplacer au-dessus des cultures. On entend par taille et dimensions les caractéristiques de hauteur, longueur et largeur ainsi que la forme.

Exemple de constitution nullement limitatif:

1. Axe de rotation verticale représenté par l’élément 1 de la
2. Châssis mobile représenté par l’élément 2 de la relié à l’axe de rotation 1 au moyen d’une rotule.
3. Roues pouvant être motorisées, représentées par l’élément 3 permettant la rotation du châssis mobile 2 autour de l’axe 1.
4. chariot mobile pouvant être motorisé, représenté par l’élément 4 de la , pouvant se déplacer le long du châssis mobile 2.
5. Un bras mobile pouvant être motorisé, représenté par l’élément 5 de la , pouvant se déplacer au moins verticalement sur le chariot mobile 4. Ce bras peut être équipé d’un ou plusieurs accessoires dont il sera muni en permanence ou occasionnellement selon les tâches à effectuer.
6. Un système porte-outil équipe le bras mobile afin de pouvoir équiper celui-ci de différents outils, manuellement ou automatiquement, pour accomplir différentes tâches liés à l’activité envisagé. Certains de ces outils peuvent également être motorisé.
7. Le chariot 4 peut être relier au châssis mobile 2 via un système d’alimentation pouvant acheminer de l’énergie, des fluides ou permettre la transmission d’informations depuis l’axe de rotation 1 jusqu’au bras mobile 5.
8. Un boîtier 6 contenant l’électronique de gestion des données peut être monter sur la partie mobile 4.

Le dispositif pouvant être ainsi constitué comporte également des moyens de collecte de données pouvant être de type hygrométrie, température, pression, ensoleillement, images ou toutes autres données pouvant être utile. Ces données peuvent être transmises via un système de communication sans fil, via un réseau câblé ou être traité et utilisée sur place.

Le dispositif selon l’invention peut être contrôlé manuellement, ou recevoir des ordres/commandes via une interface de commande sans fil, pouvant être constitué par un téléphone mobile intelligent, d’une tablette tactile ou d’un ordinateur. La machine étant capable de reproduire les actions définies lors d’un programme, permet à toute personnes sans connaissances particulières en jardinage d’obtenir à l’aide du programme adapté au type de culture envisagé, d’obtenir des résultats avec un minimum d’interventions. De nombreux paramètres permettent de s’adapter à différent contextes tels que à titre d’exemples; la nature des culture, la distance entre les plants lors des semis, la nature du sol, climat, la quantité d’arrosage souhaité, profondeur et rythme des cycles de binage.

La machine étant en mesure d’effectuer les semis de manière très précise à partir de paramètres programmé a titre d’exemple:

1. il est possible d’optimiser la densité des plants sur toute la surface de cultures.
2. Il est possible d’arroser chaque plant indépendamment en fonction de ses besoins, ce qui conduit à des économies d’eau et la réduction de croissance de plantes invasives. Cette possibilité permet également de mettre facilement en œuvre la culture d’associations de plantes ayant des besoins en eau différents.
3. Il est possible de biner et désherber mécaniquement entre les plants de manière régulière pour éliminer les adventices mécaniquement de façon à réduire voir proscrire l’usage de produits phytosanitaires.
4. L’utilisation d’une intelligence artificielle peut permettre une détection précoce du risque de maladie et un diagnostique rapide.
5. Les apports et traitements peuvent être appliqué avec une grande précision concernant la quantité et d’emplacement exacte ce qui a pour conséquence de réduire la quantité de produit utilisé et réduit considérablement voir élimine le risque de pollution éventuelle liés à l’écoulement des surplus entraîné vers les eaux de surfaces ou les nappes phréatiques.
6. Un laser équipant le bras peu permettre de traiter certaines maladies de type fongiques sans l’usage de produits phytosanitaires ou d’exterminer des nuisibles sans l’usage de pesticides ou de produits anti-limaces.
7. Dans le cas d’une machine connectée à un réseau via un système hertzien ou filaire, il est possible d’être informé à distance via toutes sortes de donnée, d’informations, d’images ou de sons de l’état des cultures, du sol ou de l’environnement.

Exemples détaillés de mode de réalisations:
Les exemples qui suivent ne sont nullement limitatifs. Caque variante peut être utilisé seule ou en combinaison avec une ou plusieurs autres variantes.

• Selon une variante de l’invention, le dispositif est constitué d’un axe vertical 1 illustré sur la , dont les dimensions longueur, largeur, diamètre, hauteur sont adapté pour maintenir à une certaine hauteur définie par réglage la partie 2 de la au moyen d’une rotule pouvant être en matériaux composites. Plus précisément la hauteur du support ainsi défini peut être comprise entre 0,5m et 3m, de préférence entre 0,6m et 1,8m. Cet axe verticale peut être fixe mais peut aussi être mobile ou monté sur un chariot motorisé ou non, afin de permettre et facilité le déplacement. Un collecteur tournant peu être utiliser sur cet axe vertical afin d’alimenter en énergie et en fluides la partie mobile 2.
• Selon une variante de l’invention, la partie horizontale «2»,dont les dimensions longueur, largeur, hauteur sont adapté pour constituer une structure rigide comprise entre 1 m et plusieurs dizaines de mètres de longueur, constitué sur sa partie opposée à l’axe verticale 1, d’un support munie de roues «repère 3» pouvant êtres motorisées, ensemble, ou indépendamment, permettant de l’entraîner dans un mouvement circulaire autour de l’axe 1 et fournissant un moyen de positionnement précis. Une chaîne porte-câbles peut être utilisée pour maintenir câbles électriques et tuyaux de fluides en provenance du collecteur tournant et à destination de la partie mobile 4.
• Selon une variante de l’invention, une partie mobile 4 se déplace le long de la partie horizontale 2, à l’aide d’un dispositif de motorisation qui permet un positionnement précis.
• Selon une variante de l’invention, une partie mobile 5 peut se déplacer un moins verticalement sur le chariot 4 à l’aide d’un dispositif de motorisation qui permet un positionnement précis. La partie mobile 5 peut être équipé d’une chaîne porte-câble ou d’une gaine afin de protéger et conduire les câbles électriques et tuyaux de fluide entre les pièces 4 et 5.
• Selon une variante de l’invention la partie inférieure de la pièce mobile 5 peut être munis d’au moins un porte outils pouvant être équipé de différents outils interchangeables automatiquement ou manuellement. La pièce mobile 5 peut être équipée de dispositif permettant de dispenser des fluides sur les plantes ou au pied des plantes afin d’effectuer arrosage ou traitement. Le dimensions et la course de la pièce 5 sont ainsi défini afin de permettre de travailler le sol avec les différents outils, et aussi de soulever suffisamment les outils afin de pouvoir passer au-dessus des zones cultivées sans toucher les plantes.
• Ainsi constitué, l’ensemble permet un mouvement dans les 3 axes ; X en rotation autour de l’axe verticale 1, Y en translation de la partie 4 le long de la partie horizontale 2 et Z par translation verticale de la pièce 5, ce qui permet d’intervenir sur toute la surface et tout le volume accessible par l’ensemble ainsi constitué. Un repère extérieur peut servir de référence pour retrouver une position initiale précise.
• Selon une variante de l’invention, la structure mobile décrite peut être utilisé pour manipuler un ou des accessoires annexes. A titre d’exemple, la représente un abris pouvant être de type serre, ombrière, ou protection anti-grêle en position «ouverte», et la représente la même structure en position «fermé» après avoir été manipulé par le dispositif décrit précédemment.
• Selon une version de l’invention la partie horizontale 2 peut être maintenu à chaque extrémité par un support sur roues pour permettre un déplacement linéaire .Ces roues peuvent circuler sur des rails.
• L’ensemble du dispositif peut être alimenté par une source d’énergie extérieur ou par un système photovoltaïque et batterie qui peut être embarqué. Les mouvements de la machine peuvent être utilisé afin d’orienter le système photovoltaïque pour garantir le meilleure ensoleillement possible.
• L’ensemble des moyens du dispositif selon l’invention lui permet de: collecter des données de tout types au moyens de capteurs, y compris des images de type infra-rouge ou vidéo.

• Effectuer des actions, pré-programmées, contrôlés a distance, ou décidé par une intelligence artificielle, dans le but d’effectuer ou contribuer à une ou plusieurs tâches liés à la conduite de cultures des végétaux.

• L’ensemble du dispositif agricole multifonction automatisé offre ainsi :
  • La possibilité de remplacer ou d’assister l’homme pour de nombreuses tâches dans le but de le libérer des tâches chronophages et de réduire la pénibilité lié à la répétitivité ou la position de travaille pour certains travaux de la terre.
  • La possibilité de surveiller et d’intervenir sur le jardin ou les cultures en étant à distance. Le contrôle des images par une intelligence artificielle permet de détecter rapidement les début de maladies, carences ou apparition de nuisibles.
  • La possibilité de dupliquer un programme de culture éprouvé, permettant ainsi d’obtenir les meilleurs résultats possibles, pour chaque utilisateur.
  • La possibilité de gérer l’usage de l’eau de la façon la plus précise et économe possible grâce à sa possibilité d’arroser chaque plante selon le contexte et ses besoins.
  • La possibilité de fournir aux plantes de l’engrais régulièrement et en faible quantité ce qui évite les risques de pollutions des eaux de surfaces ou des nappes phréatiques.
  • La possibilité d’optimiser la surface cultivé, car aucun sillon pour la circulation n’est nécessaire sur l’ensemble de la surface couverte par le dispositif. Ainsi l’ensemble de la surface peut être recouverte de plantes, offrant de nombreux avantages, comme le fait qu’une couverture totale du sol réduit le dé-lavement du sol lors des pluies, réduit le dessèchement de la terre et préserve la micro faune des rayons ultra-violet garantissant ainsi de meilleures conditions de culture.
  • Un programme de mouvements aléatoires du dispositif, commandé à distance ou par une détection de mouvements peut servir d’épouvantail pour protéger les semis et cultures des nuisibles.
  • 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 (6)

1. Dispositif agricole multifonction automatisé caractérisé en ce qu’il comprend une structure mobile motorisée permettant trois axes de déplacements, et comprenant un axe vertical (1) sur lequel est articulée une partie horizontale mobile (2) constituant une structure rigide comprenant à son extrémité opposée à l’axe vertical (1) un support mobile (3) muni de roues permettant le déplacement en rotation de la partie (2) autour de l’axe (1), le second axe de déplacement étant généré par un moyen de déplacement en translation d’une partie mobile (4) le long de la structure (2), le troisième axe de déplacement étant généré par un moyen de déplacement vertical d’une pièce (5) montée sur la partie mobile (4) et munie d’au moins un porte-outil, ces mouvements motorisés étant gérés par un calculateur ou un ordinateur embarqué (6) effectuant un programme ou étant contrôlé à distance, et permettant d’intervenir sur toute la surface et le volume accessible par l’ensemble ainsi constitué.
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant des moyens de collecte de données.
3. Dispositif selon une des revendications 1 à 2, configuré pour fonctionner automatiquement de manière autonome, pour être contrôlé manuellement au moyen d’une télécommande avec ou sans fil, ou contrôlé à distance via un réseau filaire ou hertzien.
4. Utilisation du dispositif selon l’une des revendications 1 à 3 pour la récolte de données.
5. Utilisation du dispositif selon l’une des revendications 1 à 3 pour effectuer au moins une opération liée au jardinage ou maraîchage.
6. Utilisation du dispositif selon l’une des revendications 1 à 3 pour interagir avec un système d’intelligence artificielle.