Ce robot cueilleur de fruits transformera-t-il l’agriculture ? | Intelligence artificielle (IA)

Rles obots peuvent faire beaucoup. Ils construisent des voitures dans des usines. Ils trient les marchandises dans les entrepôts d’Amazon. Les chiens robotiques peuvent, prétendument et un peu effrayant, nous rendre plus sûrs en patrouillant dans nos rues. Mais il y a certaines choses que les robots ne peuvent toujours pas faire – des choses qui semblent assez basiques en comparaison. Comme cueillir une pomme dans un arbre.

“C’est une chose simple” pour les humains, explique le chercheur en robotique Joe Davidson. « Toi et moi, on pourrait fermer les yeux, tendre la main dans l’arbre. Nous pouvions sentir autour de nous, la toucher et dire “hé, c’est une pomme et la tige est ici”. Tirez, tordez. Nous pourrions faire tout cela sans même regarder.

Créer un robot qui peut simplement cueillir une pomme et la déposer dans une poubelle sans l’endommager est un effort de plusieurs millions de dollars qui s’est installé. Des équipes du monde entier ont essayé diverses approches. Certains ont développé des systèmes d’aspiration pour aspirer les fruits des arbres. Davidson et ses collègues se sont tournés vers la main humaine pour trouver l’inspiration. Ils ont commencé leurs efforts en observant des cueilleurs de fruits professionnels et s’efforcent maintenant de reproduire leurs mouvements habiles avec des doigts robotiques.

Leur travail pourrait aider à transformer l’agriculture, en transformant la cueillette des fruits – une tâche humaine éreintante et chronophage – en une tâche rapide et plus facile pour les travailleurs agricoles.

Ces efforts ont récemment pris de l’ampleur alors que les chercheurs soulignent la détérioration des conditions des travailleurs agricoles dans le contexte de la crise climatique, notamment la chaleur extrême et la fumée sauvage, ainsi qu’une pénurie de travailleurs à la suite de la pandémie. La technologie pourrait conduire à de meilleures conditions de travail et à la sécurité des travailleurs. Mais ce résultat dépend de la façon dont les robots sont organisés dans les champs, disent les ouvriers agricoles.

Alors que les outils robotiques pour l’agriculture ont fait de grands progrès ces dernières années, ces outils basés sur l’IA sont principalement utilisés pour désherber, surveiller l’humidité du sol et d’autres conditions sur le terrain, ou pour planter du soja à l’aide de tracteurs télécommandés. « Mais lorsqu’il s’agit de faire un travail physique comme tailler des arbres ou cueillir des fruits, c’est encore le domaine des gens aujourd’hui », dit Davidson.

Apprendre aux robots à effectuer ces tâches nécessite des versions modernisées du verger et de la pomme.

Les vergers traditionnels, avec des arbres de forme irrégulière et des auvents géants, sont trop difficiles à analyser et à traiter pour les algorithmes. Les rayons de soleil changeants, le brouillard et les nuages ​​ajoutent aux défis de la vision par ordinateur. Les vieux arbres emmêlés et hauts sont problématiques même pour les cueilleurs humains, qui finissent par passer une grande partie de leur temps à transporter et à positionner des échelles, et non à cueillir des fruits.

Aujourd’hui, de nombreux producteurs sont passés aux vergers où les arbres poussent à plat contre des treillis, leurs troncs et leurs branches à angle droit pour créer un “mur de fruits”, explique Scott Jacky, propriétaire de Red Roof Consulting, un groupe qui aide à optimiser les technologies agricoles. La canopée plus fine laisse également entrer plus de lumière du soleil, encourageant la formation de fruits.

Depuis les années 1990, les sélectionneurs s’efforcent de développer des variétés de pommes plus résistantes aux coups de soleil – un effet secondaire de ces auvents plus clairsemés – et moins sujettes aux meurtrissures lorsqu’elles sont jetées dans des bacs. Tous ces changements apportés aux arbres et aux pommes elles-mêmes facilitent la tâche des robots (et des humains).

Dans les vergers avec des arbres palissés, les cueilleurs de fruits humains peuvent naviguer à travers des rangées d’arbres par paires sur des plates-formes roulant lentement. Une personne s’accroupit pour atteindre les fruits à portée de main, l’autre atteint les branches les plus hautes. Les professionnels travaillant de cette façon prennent environ deux secondes pour cueillir une pomme.

Le robot du laboratoire de Davidson, qui est essentiellement un bras géant monté sur une plate-forme roulante, prend environ cinq secondes pour effectuer ses mouvements. Au clic d’une touche, le bras robotique atteint le fruit – en fait une pomme en plastique faite à des fins de test – avec sa paume à trois doigts. Ses doigts sont recouverts d’une «peau» de silicone moelleuse, qui dissimule des moteurs individuels reliés aux tendons qui entraînent ses doigts. Trente capteurs sous chaque doigt suivent la pression, la vitesse, l’angle et d’autres aspects de sa prise pour aider le robot à accomplir sa tâche.

Une autre frappe et les doigts se serrent, puis se tordent, et la pomme – cueillie avec succès – repose dans la paume du robot.

Le robot cueilleur de fruits a réussi à cueillir une pomme environ la moitié des quelque 500 fois qu’il a essayé jusqu’à présent. Pourtant, le bras robotique a résolu certains problèmes qui posaient des obstacles à l’automatisation. Par exemple, cela peut éviter d’endommager les branches des fruits et des arbres pendant le processus de récolte. Les améliorations rapides de l’informatique permettent à Davidson et à d’autres d’espérer que les robots fonctionneront dans les fermes d’ici cinq à dix ans.

Le gouvernement américain fait des paris importants sur cette technologie. L’année dernière seulement, les agences de financement fédérales ont accordé 20 millions de dollars pour soutenir l’institut AgAID, un nouveau groupe qui soutient plusieurs chercheurs, dont Davidson, dans leurs efforts pour développer des outils basés sur l’intelligence artificielle pour l’agriculture.

Les partisans de l’automatisation disent qu’il y aura toujours des emplois de récolte pour les gens, comme la formation et l’utilisation des robots. “Il y aura de nombreuses tâches où les instruments robotiques et les appareils numériques devront nécessairement fonctionner avec des humains”, a déclaré Ananth Kalyanaraman, professeur à l’Université de l’État de Washington et directeur de l’institut AgAID. “Cela va réellement responsabiliser les humains, car cela leur donne de nouvelles compétences.”

Pour l’instant, de nombreux travailleurs agricoles ne savent pas comment les robots affecteront leur gagne-pain. “S’ils sont utilisés correctement, ils peuvent en fait constituer un système de soutien pour les travailleurs et améliorer les normes de travail”, déclare Reyna Lopez, directrice exécutive de PCUN, une organisation de travailleurs agricoles Latinx dans l’Oregon.

Mais jusqu’à présent, Lopez et d’autres disent qu’ils n’ont pas été impliqués dans des conversations sur les robots cueilleurs de fruits. « Historiquement, les travailleurs agricoles n’ont été placés au centre d’aucune de ces conversations », disent-ils. Dans diverses industries, y compris l’agriculture, des vagues d’automatisation ont entraîné des pertes d’emplois et une dévalorisation du travail humain. Souvent, à la suite de tels changements, “ce qui arrive aux travailleurs à bas salaire, c’est que les gens perdent leur emploi”, dit Lopez.

L’émergence d’ouvriers agricoles robotisés pourrait même être l’occasion pour les humains de s’engager dans des travaux différents – et beaucoup moins pénibles – que l’élagage ou la récolte, explique Ines Hanrahan, directrice exécutive de la Washington Tree Fruit Research Commission. « Il y a beaucoup de gens dans les communautés rurales qui, même s’ils aimeraient le faire physiquement, ne peuvent pas faire ces travaux », dit-elle.

«Lorsque vous supprimez l’aspect physique, ces tâches deviennent plus accessibles aux travailleurs plus âgés ou à ceux qui sont moins physiquement capables de trimballer des échelles et des choses. Cela permet d’impliquer davantage de personnes dans ce travail.

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