Michael Back et son fils Simon, propriétaires du domaine viticole de Backsberg entre Paarl et Franschhoek dans le Western Cape, ont eu un problème au moment de la récolte des myrtilles : leurs cueilleurs devaient marcher jusqu'à 150 m vers et depuis les centres de contrôle qualité pour livrer les fruits. .

L'inefficacité du système était évidente, alors les Backs ont cherché un moyen de réduire le temps de marche et d'augmenter les heures consacrées à la cueillette et au tri.

Simon explique qu'ils ne voulaient pas utiliser de tracteurs, car les rangs de leur verger sont étroits (2m à 2,5m selon les variétés), et les tracteurs devaient passer devant les ouvriers agricoles, dont le nombre passe à plus de 300 en Haute saison à partir d'août. à novembre.

En dehors de cela, les tracteurs consomment beaucoup de carburant, ont une empreinte carbone élevée, augmentent le risque de compactage et nécessitent des chauffeurs.

« Nous recherchions une solution semblable à un tapis roulant où les travailleurs pourraient placer leurs bacs [de fruits] là où ils travaillaient. Puis mon père a eu l'idée d'avoir une plateforme de transport robotisée qui suivrait automatiquement les équipes de picking dans les files d'attente pour ramasser et livrer leurs bacs aux centres de contrôle qualité », explique Simon. .

Carl Malherbe, l'un des gérants de la ferme, a suggéré que les Backs consultent l'ingénieur en électronique Cobus Meyer pour aider à développer cette solution. Meyer, à son tour, a approché Chris von Wielligh, un collègue ingénieur en électronique, pour l'aider à relever ce défi.

Depuis lors, Cobus, Chris, Michael et Simon ont fondé ARCi Technologies et développé ce que l'on peut probablement considérer comme le premier robot agricole semi-autonome d'Afrique du Sud, ARCi. Le nom est dérivé du terme «porteur robotique agricole» et se prononce «Archee» pour donner à la machine une certaine personnalité.

Les deux premiers prototypes

Le modèle original était une vieille voiture télécommandée de l'enfance de Cobus, qu'ils ont équipée d'une caméra bon marché pour tester la première version de leur technologie de guidage autonome.

"Nous voulions montrer que nous pouvions mettre en place un système autonome de base avec des pièces peu coûteuses qui pourraient guider notre voiture dans une rangée dans un verger", dit-il.

Les résultats ont été prometteurs et ont conduit au développement de leur deuxième prototype, qu'ils ont testé lors de la saison de récolte 2020 de Back's. Sensiblement plus grande que la première, cette machine pouvait transporter quatre boîtes de collecte en une seule couche, ainsi qu'une technologie de caméra avancée pour améliorer la précision du système de guidage autonome.

« Le deuxième prototype a très bien réussi à se déplacer entre les rangées de vergers, sans accident ni blessure. Cependant, des travaux sont encore nécessaires pour améliorer la navigation une fois que le robot quitte les rangées, et nous y remédions avec notre [troisième] prototype pré-commercial. En dehors des rangs, nous utilisons une combinaison de GPS de haute précision, de capteurs de roue et de technologie d'apprentissage automatique pour nous aider à naviguer en toute sécurité dans des environnements inconnus », explique Cobus.

Le robot est considéré comme semi-autonome car il ne peut pas être transporté entre les vergers et jusqu'à la station de charge de la batterie. La version précommerciale pèse environ 100 kg et mesure 1,2 m de long, 0,9 m de large et environ 0,8 m de haut.

Selon Simon, les travailleurs se sont d'abord inquiétés pour le robot, mais ont vite réalisé qu'il était là pour les aider, pas pour les remplacer.

« Les vergers de baies doivent être récoltés plusieurs fois pour garantir que le fruit est cueilli à maturité optimale. Nos travailleurs reçoivent un salaire de base et des primes sont liées à la productivité, de sorte que le robot leur permet d'augmenter leurs profits en leur donnant plus de temps pour cueillir des baies au lieu d'avoir à marcher [vers et depuis le centre de contrôle de la qualité]. Ceci, à son tour, a un impact positif sur les revenus agricoles, car cela se traduit par des emballages plus gros et de meilleure qualité », explique Simon.

Les travailleurs interagissent avec le robot via une simple interface à trois boutons situés de chaque côté. Ils peuvent arrêter le robot et le faire avancer ou reculer sur sa trajectoire.

Défis et améliorations

Lors des essais, le deuxième prototype se perdait parfois, mais c'était là que les rangées de plantes ne correspondaient pas à la disposition conventionnelle; par exemple, lorsque plus de deux plantes voisines manquaient à la suite.

Cependant, selon Michael, il ne s'agit pas d'un revers significatif, car ces centrales devraient, de toute façon, être remplacées. Il conseille les agriculteurs qui envisagent d'utiliser la robotique pour concevoir leurs vergers de manière à ce que la machine puisse se déplacer facilement.

"Bien que le terrain puisse être vallonné, il ne doit pas être recouvert d'herbe qui pourrait obstruer les capteurs [du robot], ni être plein de trous qui pourraient affecter le mouvement de la machine."

Un autre défi consistait à trouver un moyen d'identifier les retours des cueilleurs après qu'ils aient livré leurs baies. Cela a été résolu en connectant un scanner de poids au robot ; les travailleurs scannent chaque seau lors de la livraison à des fins d'identification.

"Ce n'était pas un changement majeur, car la fonction [poids de numérisation] a simplement été déplacée du centre de contrôle qualité vers le robot", explique Simon.

Bien qu'aucune blessure ou dommage aux plantes n'ait été subi pendant le test, quelques seaux de baies ont été sacrifiés dans la poursuite de l'innovation.

Cobus explique que lors des tests, la plate-forme du robot a été équipée de plusieurs étagères pour augmenter le volume de baies qu'il pouvait transporter par chargement.

« Nous avons réussi à transporter des charges allant jusqu'à 70 kg avant de rencontrer des problèmes de stabilité causés par une mauvaise répartition du poids et une mauvaise conception mécanique. Le robot est [vraiment] capable de transporter bien plus [que ça].

Le robot transportait également des seaux vides que les travailleurs échangeaient contre des seaux pleins afin qu'ils n'aient pas à marcher loin pour le faire.

Le troisième prototype de la société, ou version précommerciale, est une avancée significative par rapport au deuxième prototype. Non seulement il dispose d'une technologie plus avancée, mais il a également un centre de gravité plus bas et est beaucoup plus robuste que le modèle précédent, ce qui le rend moins susceptible de basculer sous le poids d'une charge lourde.

De plus, il a été équipé de roues plus grandes pour éviter de glisser ou de se coincer sur un terrain humide ou accidenté, et dispose d'une interface utilisateur à écran tactile pour donner aux opérateurs formés une vue plus détaillée de l'état de la machine, y compris le niveau de la batterie.

Le robot est alimenté électriquement, le deuxième prototype étant capable de fonctionner jusqu'à deux jours avant que sa batterie n'ait besoin d'être rechargée.

« Idéalement, le robot serait rechargé avec une source d'énergie renouvelable, comme l'énergie solaire, éolienne ou hydroélectrique, ce qui contribuerait à réduire l'empreinte carbone d'une ferme », explique Cobus.

Malheureusement, la plupart des composants électroniques du robot doivent être importés, mais le corps et la plupart des pièces mécaniques sont fabriqués localement, et l'entreprise essaie de concevoir la machine de manière à ce qu'elle soit facile pour un mécanicien de la ferme. . Réparez-le rapidement ou changez ses principaux composants lorsque quelque chose se casse. Ceci, selon Cobus, réduira les temps d'arrêt avec la version commerciale.

candidatures futures

ARCi Technologies organisera une journée sur le terrain en novembre pour présenter le prototype pré-commercial.

"Nous espérons susciter l'intérêt et obtenir des commandes pour accélérer la commercialisation du produit", déclare Cobus.

Bien que la conception initiale soit destinée à la production de myrtilles, la machine devrait également bien fonctionner pour d'autres cultures à forte intensité de main-d'œuvre telles que les raisins de table et les fraises. En outre, la société a déjà reçu des demandes des secteurs de la sécurité et de l'aviation pour savoir si la technologie pourrait être adaptée à leurs besoins.

Le robot étant modulaire, il peut être adapté pour être utilisé avec d'autres applications. Selon Michael, il pourrait être équipé de capteurs qui, combinés au bon logiciel, pourraient aider à identifier les zones de stress dans les vergers qui pourraient être liées à des maladies ou à des problèmes d'irrigation et d'engrais.

"La beauté d'ARCi est qu'il peut être utilisé sous des filets d'ombre et dans des tunnels, contrairement aux drones et à l'imagerie satellite", ajoute-t-il.

La technologie des capteurs pourrait également être utilisée pour compter les fleurs et évaluer la maturité des fruits, ce qui se traduirait par une meilleure planification des travaux en permettant aux agriculteurs de voir de combien de cueilleurs ils auraient besoin à un moment donné. Cela aiderait également la commercialisation des fruits en augmentant [les données sur] les volumes pouvant être livrés à des moments précis.

De plus, l'ARCi pourrait être équipé d'un équipement de pulvérisation pour aider à lutter contre les ravageurs, ou d'une lumière ultraviolette pour un moyen plus écologique de lutter contre les ravageurs et les maladies.

Simon dit que l'ARCi n'est pas destiné à remplacer les travailleurs agricoles, mais à aider à améliorer leur efficacité. « À l'échelle mondiale, la main-d'œuvre agricole se raréfie et il en va probablement de même en Afrique du Sud, car les gens trouvent des emplois plus attrayants. La vague agtech est sur nous, et nous pouvons soit surfer sur cette vague et rester compétitifs, soit être écrasés par elle.