Ninsar - Itinéraires agroécologiques innovants exploitant la robotique collaborative

Responsables projet : Philippe Martinet INRIA, Roland Lenain (INRAE)
Partenaires : Maan El Badaoui El Najar, Cindy Cappelle Université de Lille CRIStAL

Équipe : ToSyMA du Groupe Thématique : ToPSyS

Dates : 2022 / 2027

Résumé :

Ninsar vise à développer des approches robotiques pour la réalisation de nouvelles pratiques culturales, capables d’agir comme un levier des pratiques agroécologiques. En effet, le déploiement des principes de l’agroécologie à grande échelle nécessite de pouvoir agir de façon discriminée, précise et fréquente sur les cultures. Ceci implique le recours à une main d’œuvre de plus en plus difficile à recruter, compte-tenu de la pénibilité des travaux associés. Aussi, l’exploitation d’outils robotique apparaît comme un levier prometteur, qu’il convient de développer. Néanmoins, les contraintes en termes de productivité, de précision, de variabilité de l’environnement et des cultures, nécessitent des capacités robotiques encore immatures, ou difficile à atteindre par un unique robot.
Aussi, le projet Ninsar propose de mener des recherches ambitieuses, basées sur la conception d’itinéraires agroécologiques exploitant une flotte de robots élémentaires, dotés de capacité de coopération et de rétroaction avec l’environnement. Une telle approche, en rupture avec les développements actuels nécessitent de nombreuses avancées, tant au niveau de la définition de pratiques culturales nouvelles, que de développements robotiques. Aussi le projet développera des approches décisionnelles innovantes dédiés aux systèmes multi-robots, pour adapter les comportements robotiques à la diversité des actions requises par les pratiques agroécologiques. Réciproquement, l’évaluation des performances obtenues permettra de construire de nouveaux itinéraires basé sur le degré d’efficience atteignable (en termes de précision, de vitesse, d’actions réalisables).
Ninsar est ainsi construit comme une démarche itérative, centrée sur l’évaluation expérimentale de développements robotiques, capable de faire émerger de nouvelles thématiques de recherche à l’interface des sciences pour l’ingénieur et agronomiques. Pour cela, le projet s’appuiera en premier lieu sur des moyens expérimentaux mis en œuvre dans le cadre du programme Equipex+ Tirrex (Roboterrium). Il visera en outre l’intégration d’autres avancées dans le domaine de l’agronomie, de la conception mécatronique ou de l’appréhension humaine des nouvelles technologies, rendue possible par sa mise en œuvre, en lien avec d’autres actions, au sein du PEPR ou de la stratégie d’accélération SADEA. Les retombées du projet dépasseront ainsi le cadre strict du développement de systèmes robotiques innovants pour l’agriculture. En effet, au fil de son développement, les progrès réalisés au sein de Ninsar permettront des applications à courts termes sur l’adaptation d’agroéquipement actuels et/ou la mise en place de pratiques agroécologiques compatibles avec la maturité croissante des nouvelles technologies.
Ninsar apparaît ainsi comme un élément central de la stratégie d’accélération, capable d’interagir avec d’autres instruments, d’agréger des avancées externes, et proposer des voies nouvelles pour répondre à des problématiques technologiques prégnantes. En ce sens, Ninsar permettra d’ouvrir de nouvelles recherches, aux interfaces entre agronomie et robotique. Il créera ainsi une dynamique de recherche novatrice, allant bien au-delà du cadre du projet strict, et capables d’apporter des solutions au défi sociétal de la transition agroécologique.

Abstract

Ninsar aims to develop robotic approaches for the implementation of new cultural practices, capable of acting as a lever for agroecological parctices. Indeed, the deployment of the principles of agroecology on a large scale requires being able to act in a discriminated, precise and frequent way on crops. This implies the use of a workforce that is increasingly difficult to recruit, given the arduous nature of the associated work. Also, the use of robotic tools appears to be a promising lever, which should be developed. Nevertheless, the constraints in terms of productivity, precision, variability of the environment and cultures, require robotic capacities that are still immature, or difficult to reach by a single robot.
Ninsar project then proposes to carry out ambitious research, based on the design of agroecological routes using a fleet of elementary robots, equipped with the capacity for cooperation and feedback with the environment. Such an approach, breaking with current developments. The project will also develop innovative decision-making approaches dedicated to multi-robot systems, to adapt robotic behaviors to the diversity of actions required by agroecological practices. Conversely, the evaluation of the performances obtained will make it possible to build new routes based on the degree of achievable efficiency (in terms of precision, speed, and achievable actions).
Ninsazr is thus built as an iterative approach, centered on the experimental evaluation of robotic developments, capable of bringing out new research themes at the interface of engineering and agronomic sciences. For this, the project will rely primarily on experimental means implemented as a part of the Equipex+ Tirrex program (Roboterrium). It will also aim to integrate other advances in the field of agronomy, mechatronic design or human understanding of new technologies. This is made possible by its implementation, in connection with other actions, within the PEPR or the SADEA acceleration strategy. The benefits of this project will thus go beyond the strict framework of the development of innovative robotic systems for agriculture. Indeed, throughout its direct results, the progress made within Ninsar will allow short-term applications on the adaptation of current agricultural equipment and/or the implementation of new agroecological practices compatible with the growing maturity of new technologies.
Ninsar thus appears as a central element of the acceleration strategy, capable of interacting with other instruments, aggregating external advances, and proposing new ways to respond to significant technological issues. In this sense, Ninsar will open up new research routes, at the interfaces between agronomy and robotics. It will thus create an innovative research dynamic, going well beyond the framework of the limits of this project, and capable of providing solutions to the societal challenge of the agroecological transition.