Comment la vision par ordinateur aide à automatiser la récolte de laitue
La laitue est une culture précieuse en Europe et aux États-Unis, mais le manque de main-d'œuvre complique sa récolte, car trouver suffisamment de travailleurs saisonniers pour honorer les engagements de récolte est l'un des plus grands défis du secteur.
De plus, la hausse des salaires progresse plus vite que les prix à la production, de sorte que la marge est très faible. En Angleterre, des spécialistes en agrotechnologies et machinisme travaillent avec IDS Imaging Development Systems GmbH, basée à Obersulm (Allemagne), au développement d'une solution robotisée pour automatiser la récolte de laitue.
L'équipe travaille sur un projet financé par Innovate UK et comprend des experts du fabricant de machines agricoles Grimme, du centre Agri-EPI d'Édimbourg (Royaume-Uni), de l'Université Harper Adams à Newport (Royaume-Uni), du Centre de vision artificielle de l'Université de l'Ouest de l'Angleterre à Bristol, ainsi que deux des plus grands producteurs de laitue du Royaume-Uni, G's Fresh et PDM Produce.
Dans le cadre du projet, une machine existante de récolte de poireaux est adaptée pour soulever la laitue du sol et la saisir entre des bandes de serrage. Les feuilles extérieures, ou « feuilles d'emballage », seront retirées mécaniquement pour dégager la tige. Ensuite, la vision par ordinateur et l'intelligence artificielle servent à déterminer le point de coupe exact sur la tige, afin de détacher proprement la tête de laitue.
« Selon des collègues de Salad Harvesting Services Ltd., filiale de G, la coupe de la laitue iceberg est l'étape techniquement la plus complexe du processus d'automatisation. Le prototype de robot-récolteur en cours de développement intègre une caméra GigE Vision de la famille uEye FA. Elle est considérée comme particulièrement robuste et donc idéale pour des conditions difficiles. Comme il s'agit d'une utilisation en extérieur, un boîtier de protection IP65/67 est requis »
Le choix s'est porté sur le modèle GV-5280FA-C-HQ, doté d'un capteur CMOS compact IMX264 à obturateur global de Sony.
« Le capteur a été choisi principalement pour sa polyvalence. Nous n'avons pas besoin de la pleine résolution pour le traitement par IA, donc la sensibilité peut être augmentée grâce au binning. Un format de capteur plus grand signifie aussi que l'optique grand-angle n'est pas nécessaire »
Le prototype de robot-récolteur de laitue sera utilisé pour des essais en plein champ en Angleterre vers la fin de la saison.
« Nous sommes ravis de participer au projet et attendons les résultats avec impatience. Nous sommes convaincus de son potentiel pour automatiser et améliorer l'efficacité de la récolte de laitue, non seulement pour compenser le manque de travailleurs saisonniers »
Les défis auxquels est confronté le secteur agricole sont vraiment complexes. Selon les prévisions de l'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), la productivité agricole devra augmenter de près de 50 % d'ici 2050 par rapport à 2012, en raison de la forte croissance démographique.
Cette attente de rendement représente un immense défi pour le secteur agricole, qui reste peu avancé en matière de numérisation par rapport à d'autres secteurs, et qui subit déjà une forte pression pour innover face au changement climatique et à la pénurie de main-d'œuvre.
L'agriculture de demain repose sur des appareils connectés et l'automatisation. Les caméras sont un élément de base essentiel, et l'intelligence artificielle en est la technologie centrale. Des applications intelligentes, comme les robots-récolteurs, peuvent y apporter une contribution importante.
À l'été 2021, on a appris que des ingénieurs ont mis au point un robot de récolte de légumes qui utilise l'apprentissage automatique pour identifier et récolter non seulement des cultures classiques, mais aussi des cultures agricoles complexes.
Vegebot, développé par l'équipe de l'Université de Cambridge, a d'abord été entraîné en laboratoire à reconnaître et récolter la laitue iceberg. Il a depuis réussi des essais dans divers environnements de plein champ en collaboration avec G's Growers, une coopérative locale de fruits et légumes.
Bien que le prototype soit loin d'être aussi rapide et efficace qu'un humain, il montre comment la robotique peut être étendue à l'agriculture, y compris pour des cultures comme la laitue iceberg, particulièrement difficiles à récolter mécaniquement.
Des cultures comme la pomme de terre et le blé sont récoltées mécaniquement depuis des décennies, mais beaucoup d'autres résistent encore à l'automatisation. La laitue iceberg en fait partie. Bien qu'il s'agisse de la variété de salade la plus cultivée au Royaume-Uni, l'iceberg est facilement endommagé et pousse relativement à plat au ras du sol, ce qui pose un problème pour les robots-moissonneuses.
« Chaque champ est différent, chaque laitue est différente. Mais si nous parvenons à faire fonctionner un robot-récolteur avec la laitue iceberg, nous pourrons aussi le faire fonctionner avec beaucoup d'autres cultures », a déclaré Simon Birrell de la faculté d'ingénierie de Cambridge.
Vegebot identifie d'abord la culture « cible » dans son champ de vision, puis détermine si une laitue donnée est saine et prête à être récoltée, et enfin la coupe du reste de la plante sans l'écraser, afin qu'elle soit « prête pour le supermarché ». Pour un humain, tout le processus prend quelques secondes, mais pour un robot, c'est une tâche vraiment complexe.
