Les Robots de Désherbage : Une Révolution dans l'Agriculture Durable

L'agriculture moderne est confrontée à de nombreux défis, notamment la nécessité de réduire l'utilisation de produits chimiques, de préserver la santé des sols et de faire face à la pénurie de main-d'œuvre. Dans ce contexte, les robots de désherbage émergent comme une solution innovante et prometteuse, offrant une approche plus durable et efficace de la gestion des adventices. Ces machines autonomes, fruit des avancées en robotique internationale et en sciences de la vie, intègrent des technologies de pointe pour optimiser les ressources et améliorer la productivité agricole.

L'Émergence et le Développement des Robots de Désherbage

Le concept de robot de désherbage a connu une évolution significative au cours des dernières années. Initialement, l'idée était d'adapter des robots maraîchers existants pour le désherbage de cultures spécifiques. Par exemple, le partenariat entre Naïo Technologies et le semencier allemand Strube, filiale du groupe français Deleplanque, remonte au début de l'année 2020. À l'époque, il s'agissait de convertir le robot maraîcher enjambeur Dino au désherbage des betteraves. Cependant, cette option a été abandonnée au profit d'un tout nouveau prototype, baptisé BlueBob 2.0. Ce nouveau robot représente une avancée majeure, son châssis supportant des pièces travaillantes capables de désherber l'inter-rang et l'inter-plant des betteraves à partir du stade 2 feuilles et jusqu'à la fermeture des rangs.

Le développement de ces robots est le résultat d'une collaboration multidisciplinaire. Le BlueBob 2.0, par exemple, a été développé avec le semencier Strube et le centre de recherche Fraunhofer EZRT. Tandis que Naïo met en œuvre ses technologies de navigation, mise en œuvre dès le semis afin de cartographier très précisément la localisation des semences et des futurs plants, Strube et le centre de recherche Fraunhofer EZRT se chargent de l'identification des plants et des mauvaises herbes. Cette identification se fait au moyen de caméras multispectrales, capables d'analyser le phénotype de chaque plante en présence et d'assurer ainsi la sélectivité du désherbage avec le renfort de l'intelligence artificielle.

Ces robots de désherbage sont conçus pour l'entretien d'une parcelle en utilisant des techniques diverses de protection contre les adventices, incluant le travail du sol, mais aussi des technologies avancées comme le laser. Ils existent dans une variété de tailles, de motorisations et d'autonomies, s'adaptant à différents besoins agricoles.

Technologies Clés et Fonctionnement des Robots

Le cœur de l'efficacité des robots de désherbage réside dans leurs technologies embarquées. Un des éléments fondamentaux est le système de guidage GPS RTK, qui équipe tous les robots de désherbage autonomes sur le marché et leur assure une grande précision de tracé, entre 1 et 2 cm. Cette précision est essentielle pour un désherbage ciblé et efficace. La navigation via GPS RTK est souvent couplée avec un système de "geofencing", permettant l'enregistrement des limites virtuelles de la parcelle. Ce système empêche le robot de sortir de la parcelle et de tomber dans un fossé, par exemple. Le geofencing peut également être remplacé par un fil d'ariane physique connecté aux capteurs du robot et qui peut être déplacé, comme c'est le cas notamment du robot Softirover de Softiver.

L'exécution des outils sur le rang est rendue possible par un calcul de la distance inter-rangs et entre les plants cultivés, qui doit être réalisé en amont ou fait par le robot lors de son premier passage. Les robots utilisent des capteurs et l'intelligence artificielle pour identifier les mauvaises herbes et les cultures. Par exemple, le robot désherbeur Tibot utilise des données précises issues de capteurs pour identifier et cibler les mauvaises herbes. Le robot Odd.bot, par exemple, utilise des caméras 3D et l'intelligence artificielle pour reconnaître la chicorée, l'oignon et la carotte, avec l'intention d'étendre ses capacités à d'autres cultures.

Modes de Désherbage

Les robots de désherbage emploient diverses méthodes pour éliminer les adventices :

• Désherbage mécanique : C'est la méthode la plus courante. Les robots reproduisent le binage, évitant ainsi l'utilisation de désherbants chimiques. Des robots comme le BlueBob 2.0 désherbent l'inter-rang et l'inter-plant. Le robot Odd.bot Maverick utilise des pinces pour retirer les mauvaises herbes de manière chirurgicale. Ces pinces peuvent arracher la racine proprement et déposer l'herbe sur le côté pour qu'elle se décompose, ou l'écraser et la pousser dans la terre, selon la taille et le type d'adventice.
• Désherbage thermique (laser) : Des entreprises comme Pixel Farming commercialisent des robots brûlant les jeunes pousses d'adventice à l'aide d'un laser. Cette technologie offre une alternative précise et sans contact.

Les robots de désherbage sont efficaces sur des stades juvéniles d'adventices. Les robots qui font du désherbage mécanique peuvent passer plusieurs fois de suite sur les inter-rangs.

Motorisation et Autonomie

La motorisation des robots est un facteur clé de leur performance et de leur impact environnemental. Certains modèles sont 100% électriques, offrant un bénéfice sur les émissions de CO2 et sur le tassement du sol pour les modèles les plus légers. Ces robots fonctionnent sur batteries au lithium, offrant une autonomie entre 8 et 12 heures. Les robots électriques à énergie solaire peuvent travailler plusieurs jours de suite, de jour comme de nuit, grâce aux batteries lithium qui ont une grande autonomie. Cependant, le principal inconvénient est la nécessité de recharger ces batteries, parfois complexe.

De plus en plus de modèles sont équipés de moteurs hybrides pour pouvoir s'adapter à des parcelles à la topographie irrégulière ou pentue. Les intérêts des deux alimentations se retrouvent combinés : le silence et la propreté du moteur électrique, particulièrement intéressant pour les parcelles à proximité de riverains et de cours d'eau, et la puissance du moteur diesel.

Sécurité et Contrôle

La sécurité des robots est assurée par divers dispositifs. Des "bumpers", des capteurs mécaniques protégés par une couche de mousse, arrêtent le robot à la moindre pression. Le guidage GPS RTK et le geofencing contribuent également à la sécurité en maintenant le robot dans ses limites de travail. Le robot Odd.bot Maverick, par exemple, se contrôle depuis un PC ou un smartphone et sa mise en œuvre est facilitée par son mode de fonctionnement consistant à détecter et à suivre de manière autonome les rangs des cultures. Pour garantir le contrôle, il est toujours possible de voir ce que le robot voit.

Avantages et Inconvénients des Robots de Désherbage

L'adoption des robots de désherbage apporte de multiples avantages pour les agriculteurs, mais présente également des défis.

Avantages

• Réduction des produits chimiques : L'utilisation de robots désherbeurs comme Tibot peut réduire considérablement l'utilisation de produits chimiques, contribuant ainsi à des pratiques agricoles plus durables et respectueuses de l'environnement. Le robot désherbeur conçu par l'entreprise Naïo, en reproduisant le binage, évite d'utiliser un désherbant chimique.
• Préservation des sols : Les modèles 100% électriques et les robots maraîchers sont caractérisés par leur faible tassement du sol, bénéfique pour la structure et la fertilité du sol.
• Optimisation de la main-d'œuvre : La robotisation permet de ventiler différemment la main-d'œuvre sur l'exploitation. Les personnes peuvent se consacrer à d'autres tâches, comme la récolte. Par exemple, sur 4 hectares de maraîchage, l'utilisation d'un robot a permis de diminuer de 40% le désherbage manuel.
• Précision et efficacité : Le guidage GPS RTK permet une correction en temps réel de la trajectoire, garantissant la précision du désherbage. Le robot Maverick est annoncé capable de travailler 24 heures sur 24 et d'éliminer plus de 240 000 adventices par hectare avec une précision de 2 mm.
• Autonomie : Certains robots, comme le BlueBob 2.0, peuvent désherber 6 rangs de betteraves sucrières du stade 2 feuilles à la fermeture du rang, au rythme de 0,5 ha/heure, avec une autonomie de huit heures. Cela représente 4 hectares en 8 heures.
• Collecte de données : Les adventices sont analysées, révélant des informations sur le pH du sol, les niveaux d'humidité et les carences minérales.
• Adaptation à différents terrains : Des modèles sont équipés de moteur hybride pour pouvoir s'adapter à des parcelles à topographie irrégulière ou pentue.

Inconvénients et Défis

• Coût et complexité : Les robots restent des machines coûteuses, complexes à prendre en main. L'intégration du robot dans la conduite des cultures nécessite une prise en main de la machine, surtout de son interface utilisateur.
• Dépendance vis-à-vis du constructeur : Un des inconvénients des robots à outils intégrés est que l'agriculteur ne peut pas le réparer seul et est, par conséquent, dépendant du constructeur.
• Limitations contextuelles : Les robots peuvent ne pas être adaptés dans tous les contextes, en raison de la grande diversité des contextes pédoclimatiques et des particularités de chaque espèce cultivée. Un des enjeux de l'industrie robotique est de pouvoir adapter un robot aux situations inédites, ce qui est difficile à programmer.
• Réglementation : Certains modèles sont soumis à une réglementation obligeant l'utilisateur à rester dans un périmètre de 200 m autour du robot. La réglementation de certains modèles exige la présence permanente d'un opérateur dans les alentours.
• Transport entre parcelles : La plupart des robots ne peuvent pas changer de parcelle seuls et nécessitent une manipulation de transport entre chaque parcelle. La difficulté de transport dépendra alors de la taille du robot.
• Émissions liées à la fabrication des batteries : Les émissions pour la fabrication des batteries sont importantes.
• Adaptation des pratiques culturales : L'agriculteur doit parfois s'adapter au robot et non l'inverse. Par exemple, l'adoption de robots a pu entraîner un passage sur des inter-rangs plus larges, 90 centimètres au lieu de 60, afin de permettre au robot de passer facilement entre les rangs sans abîmer certaines cultures, comme les choux qui ont de grandes feuilles.

Il est nécessaire de se renseigner auprès des constructeurs et d'un conseiller technique afin de savoir quels sont les contextes limitants (climat, type de sol, longueur inter-rangs, cultures, stade adventice).

Application des Robots de Désherbage par Filière

La protection des cultures étant l'un des piliers de l'agronomie, toutes les productions agricoles sont visées par les constructeurs de robots. Cependant, au vu de la demande du marché, la diversité des modèles et les fonctionnalités varient d'une filière à l'autre.

Viticulture

La filière viticole est celle qui offre le plus de choix en robotique. Les constructeurs priorisent cette filière afin de répondre à la pénurie de saisonniers. Les modèles proposés sont pour la majorité des robots enjambeurs monotâche ou multifonction avec des outils pour travailler l'intercep et l'inter-rang ou des pulvérisateurs de haute précision. Il est nécessaire de bien raisonner le choix de son robot enjambeur en fonction de la hauteur des vignes et des distances entre les rangs.

Maraîchage et Horticulture

Les contextes maraîchers et horticoles sont peu propices à l'utilisation de machines agricoles traditionnelles, mais les robots maraîchers sont nombreux. Ils sont caractérisés par leur faible tassement du sol, leur diversité de modes de désherbage (mécanique, chimique ou laser) et leur multifonctionnalité. Un robot maraîcher moyen peut à la fois désherber, surveiller la pression adventice, transporter du matériel et semer. La fonctionnalité désherbage nécessite que le robot connaisse la position exacte de chaque graine/plant.

Le robot Odd.bot Maverick, par exemple, a été testé sur des carottes, oignons, épinards, et d'autres cultures sont prévues, prioritairement en maraîchage. Ce robot utilise des caméras 3D et deux ou trois pinces qui retirent chacune jusqu'à deux mauvaises herbes par seconde.

Productions Céréalières

Globalement, on retrouvera des porte-outils et des tracteurs autonomes avec ou sans cabine de pilotage pour les productions céréalières. Bien que le Maverick soit une première cible pour les fermes biologiques en maraîchage, il est tout à fait possible de le déployer en grandes cultures.

Arboriculture

La filière arboricole, relativement similaire à la viticulture, est abordée par les mêmes constructeurs. Cependant, la diversité des formes et des hauteurs de rangs rend cette adaptation complexe. Pour le désherbage de l'inter-rang, les robots munis d'un attelage trois-points sont à privilégier, comme le robot hybride Trektor de Sitia ou encore les robots chenillards Jo et Romax viti.

Intégration et Perspectives

L'intégration des robots de désherbage dans la routine agricole doit être réfléchie et méthodique. Les constructeurs proposent des prestations de service et supervisent eux-mêmes la programmation et le passage des robots. Pour tirer le meilleur parti d'un robot désherbeur, il est essentiel de planifier les sessions de désherbage en fonction des besoins spécifiques des cultures et de la saison, de sélectionner les paramètres adaptés en fonction des conditions climatiques et des types de mauvaises herbes, et d'effectuer un entretien régulier. Un nettoyage des lames et la vérification des capteurs après chaque utilisation sont cruciaux pour garantir leur bon fonctionnement. Il est également recommandé de penser à coupler l'utilisation d'un robot désherbeur avec d'autres solutions proposées par des entreprises comme VitiBot ou EcoRobotix.

L'automatisation du désherbage avec des robots s'inscrit dans la tendance croissante de l'usage de la robotique en agriculture, une évolution soutenue par les avancées en sciences de la vie et l'essor des données à l'international. L'essor des robots dans l'agriculture, appuyé par des événements comme le FIRA International, montre clairement un mouvement vers des solutions plus durables et moins labourantes pour les sols.

Depuis avril 2022, France AgriMer a lancé une aide nationale ouverte à toutes les exploitations afin de les encourager à investir dans l'agriculture numérique. Le taux de l'aide est fixé à 40 % du coût HT pour les robots, ce qui rend cette technologie plus accessible aux agriculteurs.

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