Etat de l'art - La place du robot dans l'agroalimentaire
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Le document présente l'évolution et les applications de la robotique dans l'agroalimentaire, en mettant en avant des projets de cueillette, de pulvérisation et des solutions logistiques et de manutention. Il aborde les défis associés à l'utilisation des robots dans divers processus, y compris la nécessité de capteurs et d'interactions adaptées avec les produits. Enfin, il souligne la croissance attendue de l'installation des robots dans cette industrie, compte tenu des développements techniques récents.
![Robotique agro-alimentaire : extérieur
Robotique et agro-alimentaire (5)
Autonomous crop treatment vehicle
Robots de plein champ (Tillett & Hague, Beds, UK, 1996) :
traitement phytosanitaire pour l’agriculture
de précision
http://www.thtechnology.co.uk/index.html
VineGuard : robot de pulvérisation
http://www.tuvie.com/vineguard-futuristic-
concept-robot-for-agriculture/
Robot forestier : ROFOR project
Moissonneuse robotisée (Row crop harvesting
(Séville, 1999)
project, CMU, Robotics Institute, Pittsburgh)
http://www.rec.ri.cmu.edu/projects/auto_harvesting/ http://grvc.us.es/utiles/vistapro.php?tab=tna
cional&idr=11
Problématiques
Localisation : caméra (si traces très
contrastées), laser, DGPS (précision
décimétrique) (Cf système AUTOPILOT de CLAAS)
Planification
Guidage (glissements...)
Automatic Guided Vehicles
Control laws for agricultural machines using vision
Guiding on a flat ground Guiding on a sloping ground
Debain [96], Khadraoui [96] Debain [96]
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![Automatic Guided Vehicles
Lateral control with sliding using a unique CP-DGPS
Irregular ground context Sloping ground context
Lenain [05] Lenain [05]
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Robotique agro-alimentaire : extérieur
Robotique et agro-alimentaire (8)
Robots de plein champ
Robotics 2010, ATOE & IARP
Workshop, CEMAGREF
Clermont Ferrand
3-4 septembre 2010
http://fr.robotics2010.org/
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Etat de l'art - La place du robot dans l'agroalimentaire
- 1. Atelier « La place du robot dans l’Agroalimentaire » Quelques applications de Robotique en agro-alimentaire E. Dombre, LIRMM [email protected] Robotique agro-alimentaire Robotique et agro-alimentaire (2) 1980 Robotique d’extérieur Cueillette, pulvérisation, cultures de plein champs ou sous serres… Robots mobiles Robotique de manutention et logistique 1990 Palettisation, emballage, préparation de commande, transitique… Robots manipulateurs de type industriels et AGV (chariots de manutention sans conducteur) 2000 Robotique de procédé Découpe, désossage… Robots manipulateurs "intelligents" (avec capteurs extéroceptifs) Page 1
- 2. Robotique agro-alimentaire : extérieur Robotique et agro-alimentaire (3) Robots de cueillette Quelques projets historiques : MAGALI (1985-1991, CEMAGREF, SAGEM, Pellenc...) pour la cueillette de pommes : reconnaissance (robuste) et détection du fruit, préhension "non invasive"... Projet Euréka EU-176 CITRUS pour la cueillette de citrons, pommes... (1987-1997, CEMAGREF, SAGEM, Pellenc...) : idem Projet Euréka EU-331 ROSAL (1993-1998, CEMAGREF, Pellenc, INRIA...) pour la greffe de rosiers Cueillette robotisée de citrons : voir aussi www.visionrobotics.com/ Robotique agro-alimentaire : extérieur Robotique et agro-alimentaire (4) … et plus récemment : Robotic Strawberry Harvester - Self-propelled, self-navigating harvester capable of picking ripe strawberries. Includes conveyor system and packing support equipment (Robotics Harvesting, Simi Valley, CA, USA, 2009) http://www.roboticharvesting.com/ Problématiques : Vision Préhenseur Page 2
- 3. Robotique agro-alimentaire : extérieur Robotique et agro-alimentaire (5) Autonomous crop treatment vehicle Robots de plein champ (Tillett & Hague, Beds, UK, 1996) : traitement phytosanitaire pour l’agriculture de précision http://www.thtechnology.co.uk/index.html VineGuard : robot de pulvérisation http://www.tuvie.com/vineguard-futuristic- concept-robot-for-agriculture/ Robot forestier : ROFOR project Moissonneuse robotisée (Row crop harvesting (Séville, 1999) project, CMU, Robotics Institute, Pittsburgh) http://www.rec.ri.cmu.edu/projects/auto_harvesting/ http://grvc.us.es/utiles/vistapro.php?tab=tna cional&idr=11 Problématiques Localisation : caméra (si traces très contrastées), laser, DGPS (précision décimétrique) (Cf système AUTOPILOT de CLAAS) Planification Guidage (glissements...) Automatic Guided Vehicles Control laws for agricultural machines using vision Guiding on a flat ground Guiding on a sloping ground Debain [96], Khadraoui [96] Debain [96] 6 Page 3
- 4. Automatic Guided Vehicles Lateral control with sliding using a unique CP-DGPS Irregular ground context Sloping ground context Lenain [05] Lenain [05] 7 Robotique agro-alimentaire : extérieur Robotique et agro-alimentaire (8) Robots de plein champ Robotics 2010, ATOE & IARP Workshop, CEMAGREF Clermont Ferrand 3-4 septembre 2010 http://fr.robotics2010.org/ Page 4
- 5. Robotique agro-alimentaire Robotique et agro-alimentaire (9) 1980 Robotique d’extérieur Cueillette, pulvérisation, cultures de plein champs ou sous serres… Robots mobiles Robotique de manutention et logistique 1990 Palettisation, emballage, préparation de commande, transitique… Robots manipulateurs de type industriels et AGV (chariots de manutention sans conducteur) 2000 Robotique de procédé Découpe, désossage… Robots manipulateurs "intelligents" (avec capteurs extéroceptifs) Manutention et logistique Robotique et agro-alimentaire (10) Delfi, Demaurex-Bosch : pet food Delfi, Demaurex-Bosch : fruit sticks http://www.boschpackaging.com/demaurex/ Manipulation rapide : technologie des robots parallèles Delta Vision rapide pour saisir et orienter les objets arrivant en vrac planaire Jusqu’à 100 m / mn Jusqu’à 2,5 cycles / sec. Page 5
- 6. Manutention et logistique Robotique et agro-alimentaire (11) l ta De Robot Demaurex-Bosch (Division Packaging Technologies) Technologie des robots parallèles Delta Vision rapide pour saisir et orienter les objets arrivant en vrac planaire Jusqu’à 100 m / mn Jusqu’à 2 cycles / sec. Adept, Quattro, 4 ddl http://www.adept.com/ ABB, IRB 340 Flexpicker, 3 ddl http://www.abb.com/ a+ elt tion D a a ra ot 10 m / sec. Sc 1r 15 g 4 cycles / sec. (25/700/25) avec 1kg 1 rotation suppl. Ulixes, IMT robot AG http://www.ulixes.com/ Manutention et logistique Robotique et agro-alimentaire (12) Evian Entremont Chargement de machines d’ensachage de fromage râpé 4 AGV, logistique + process (brassage du fromage pendant le transfert) Localisation absolue par goniomètre laser tournant + réflecteurs catadioptriques fixes et odométrie (codeurs optiques sur les axes de traction et direction) SODEBO : Préparation / Mesures : 6 Hz conditionnement de Précision : 1 cm au sol, 2,5 cm à 7 m produits frais Vitesse de 1 à 2 m/s Autonomie : 1 "faction" de 8h. Changement de batterie automatique BA Systèmes, http://www.basystemes.com/ 3500 h/an pendant 10 ans Page 6
- 7. Manutention et logistique Robotique et agro-alimentaire (13) Problématiques Nécessité d’une grande dynamique : résolue avec les robots parallèles (>> robots série) Vision : résolue avec les caméras rapides Préhension Intégration dans une chaîne de production : classique en robotique industrielle Contraintes ± fortes d’hygiène selon l’application Robotique agro-alimentaire Robotique et agro-alimentaire (14) 1980 Robotique d’extérieur Cueillette, pulvérisation, cultures de plein champs ou sous serres… Robots mobiles Robotique de manutention et logistique 1990 Palettisation, emballage, préparation de commande, transitique… Robots manipulateurs de type industriels et AGV (chariots de manutention sans conducteur) 2000 Robotique de procédé Découpe, désossage… Robots manipulateurs "intelligents" (avec capteurs extéroceptifs) Page 7
- 8. Robotique agro-alimentaire : procédé Robotique et agro-alimentaire (15) The Shear Magic robot (Univ. of Western Australia), 1979 http://kernow.curtin.edu.au/www/Agrirobot1/home.htm Robotique agro-alimentaire : procédé Robotique et agro-alimentaire (16) Problématiques Interactions fortes outil-produit (rigide, semi-rigide, mou) Intégration de capteurs (vision, effort) pour la planification … ou pour le contrôle du process (boucle de commande du robot contraintes de temps réel) Développement ou adaptation d’outils appropriés Contraintes fortes d’hygiène et de nettoyage Page 8
- 9. Robotique agro-alimentaire : procédé Robotique et agro-alimentaire (17) Cellule robotisée DRIMB (robot Kuka, ALCI) http://www.alci.fr/ Robot de découpe de carcasse de porc (robot Kuka, Banss Meat Technologies) http://www.banss.de/ Voir Exposé de H. Turchi Robotique agro-alimentaire : procédé Robotique et agro-alimentaire (18) Projet SRDViand : robotisation de la mise en quartier des gros bovins http://dream.univ-bpclermont.fr/srdviand/accueil.html Partenaires Labos : ADIV, LASMEA, LaMI, Clermont Ferrand Equipementier : Couédic Madoré Financé par le FCE (Fond de compétitivité des entreprises) Coût total : 1 240 k€ Début du projet : 2007, 3 ans Tâches : grosse coupe, désossage et découpe (cuisse, épaule) pour le bœuf Justification : Diminuer les accidents du travail, les TMS Augmenter la productivité Pénurie de main d’œuvre qualifiée Page 9
- 10. Robotique agro-alimentaire : procédé Robotique et agro-alimentaire (19) Projet SRDViand Séparation de l’épaule Robot ABB 6 ddl, vision + capteur d’effort, système de contention Coupe en Z Crédit : M. Alric, ADIV Robotique agro-alimentaire : procédé Robotique et agro-alimentaire (20) Projet ANR ARMS : système multi-bras de séparation de muscles sur des pièces bovines http://www.lasmea.univ-bpclermont.fr/Control/arms/ Partenaires : Labos : ADIV, LASMEA, LaMI, IRCCyN Entreprise : Clemessy ANR : Coût total : 848 497 € Début du projet : 2010, 4 ans Tâches : séparation directement sur la cuisse et séparation sur table 4 fonctions : préhension, traction, poussée, et/ou coupe Page 10
- 11. Conclusion Robotique et agro-alimentaire (21) Robust growth in robot installations world-wide can be expected between 2007 and 2009. The automotive industry is set to begin production of new model cycles, investments in emerging markets will continue, and installations in general industry - especially the packaging industry, the food industry, the rubber and plastics industry and the machinery industry- will grow all over the world as a result of technical developments (Euron Research Roadmap, 2004, http://www.euron.org/) Nombreuses autres applications potentielles… Robotique agro-alimentaire Robotique et agro-alimentaire (22) … par exemple : SlugBot : robot exterminateur de limaces http://www.wired.com/gadgets/miscellaneous/news/2 001/10/47156 Juno : robot d’affouragement, (Lely, Hollande, 2009) http://www.youtube.com/watch?v=Lxxh XioomG0 Exosquelette d’assistance, Tokyo University of Agriculture and Technology Robots de traite de vaches : http://www.jorymon.com/robotic/agriculture- RDS Futureline : (S.A. Christensen, Danemark) robot-by-shigeki-toyama/ http://www.youtube.com/watch?v=uCLd5_WBbkA DeLaval (Suède) http://www.youtube.com/watch?v=oH0kCJGT7s0 Page 11