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FICHE TECHNIQUE
Coopération d’engins agricoles
Les travaux de recherche conduits par le Cemagref dans le domaine de la
coopération de machines de taille moyenne ont pour objectif de participer
à maintenir le rendements des chantiers tout en réduisant les impacts sur
l’environnement. Les développements proposés en terme d’intelligence
collaborative dépassent l’approche «maître / esclave».
Des engins de plus en plus lourds et
imposants
Des pratiques alternatives
proposées par le Cemagref
Afin de répondre aux besoins de l'agriculture en
termes de productivité et de rendement, la
tendance actuelle du marché est à l'accroissement
de la taille et de la puissance des machines. Cette
évolution n'est pas sans poser des problèmes sur
l'impact environnemental des activité agricoles. En
effet, dès 2004, un rapport du Groupe de Travail
«Stratégie pour la protection des sols» réalisé à la
demande de la Commission Européenne*, met en
évidence l'influence du poids des engins dans la
compaction des couches profondes du sol. Ce
phénomène entraîne la formation d’une couche
imperméable qui est de nature à réduire les
infiltrations d’eau et les flux de matières
organiques, conduisant sur le long terme à une
baisse du potentiel de fertilité des sols.
De nouvelles pistes permettant de réduire
l'impact sur l'environnement sans réduire les
niveaux de production doivent donc être
proposées.
L'exploitation
de systèmes
robotiques œuvrant en interaction avec un
opérateur constitue une piste en cours de
développement. Introduite en 2007 sous le
nom de « troisième voie » à l’occasion d'un
colloque organisé par le Cemagref, l'idée est
d'utiliser des machines agricoles de taille
moyenne travaillant plus rapidement au sein
d’une collaboration rapprochée de plusieurs
unités sous le contrôle d’un seul opérateur.
Illustration d’un ensemble coopératif. L’opérateur depuis le
poste de pilotage d’une des machines supervise l‘ensemble de
la flotte de machines travaillant en coopération étroite
Percolation de l’eau rendue difficile par le compactage
La réduction des capacités d’infiltration due aux
sous-sols compactés conduit également à
l’accroissement du risque de lessivage et
d’érosion des sols. Le rapport note également que
ce phénomène est accentué par le changement
climatique qui voit de plus en plus l’apparition à
nos latitudes de fortes précipitations sur des
périodes très courtes.
Du rôle de « conducteur » au rôle
de « superviseur »
Les travaux scientifiques et techniques
réalisés par le Cemagref autour de la
coopération de machines semi-autonomes
portent sur la gestion automatique des
formations de véhicules sous la surveillance
d’un seul opérateur.
FICHE TECHNIQUE
Des approches flexibles pour une
configuration adaptée
Selon les types d’interventions (travail du sol,
traitement, récolte) différentes formations
constituées d’engins homogènes (réalisant la
même fonction) ou hétérogènes (réalisant des
fonctions/tâches différentes) sont envisageables
conférant
une
flexibilité
accrue
dans
l’organisation et la réalisation des chantiers.
Des lois de contrôle à la fois locales et
globales pour gérer l’ensemble de la flotte
Contrairement aux approches classiques, il n’y
a pas de notion de maître-esclave dans le
processus de gestion développé. En effet, un
degré d'autonomie important est conféré à
chaque entité de la flotte, autorisant une grande
réactivité face à des situations imprévues
(évitement d'obstacles par exemple). Un
processus décisionnel est donc présent sur
chaque machine pour être le plus proche
possible de la consigne (positionnement relatif),
tout en évitant les risques de collision et en
gérant les différentes perturbations (pente,
dévers). Ceci permet de garantir un
fonctionnement stable et sûr de la flotte pour
effectuer au mieux la tâche désirée avec un
minimum d'action de la part de l’opérateur. Cette
autonomie permet en outre de s'adapter aux
différentes situations nécessaires à la réalisation
des tâches agricoles.
Exemple 1: Demi-tours automatiques
Les différentes formations intègrent des
stratégies diverses pour la gestion des
manœuvres en fourrières (en planche ou par
aller-retour successifs). Ainsi dans certaines
configurations, le véhicule de tête dans la ligne
de travail Aller pourra se retrouver à l’arrière
dans la ligne de travail Retour (voir fig. a).
a/ Coopération avec des
allers/retours successifs
Exemple 2 : Contrôle dans la ligne de travail
veh
r
ef
Γ
Γ
i−1
y
i
−
1
y
i
Les lois de commandes
développées pour le contrôle
de la flotte dans la ligne de
travail prennent en compte à
la
fois
les
trajectoires
théoriques et réelles de
l’ensemble
des
véhicules
mobilisés dans le processus de
collaboration. Les écartements
longitudinaux et latéraux entre
les véhicules sont gérés
globalement limitant les zones
de recouvrement et/ou de
manque.
Exemple 3 : Une gestion commune des
obstacles
De nombreuses parcelles intègrent des
éléments représentant des obstacles pour les
véhicules (pylônes, puits de drainage…). Des
systèmes actifs doivent permettre de les
détecter et de les contourner automatiquement
sans que l’agriculteur soit obligé d’intervenir.
Trois stratégies pour permettre à une formation de contourner
un obstacle (pylônes, zone à éviter…)
Démonstration de la faisabilité
En relation étroite avec le laboratoire LASMEA
de l’université de Clermont-Ferrand, l’équipe
TEAM travaille sur le développement des
approches présentées dans cette fiche. Des
premières validations ont d’ores et déjà été
réalisées sur des véhicules électriques urbains.
b/ Coopération pour un travail
en planches
Le projet ANR SafePlatoon
(2011-2013) va permettre
d’étendre la démonstration
aux applications en milieux
naturels
Contacts scientifiques
Michel Berducat - [email protected]
Christophe Debain - [email protected]
Roland Lenain - [email protected]
Unité de recherche TSCF – équipe TEAM
24 avenue des Landais, BP 50085, 63172 AUBIERE Cedex
Tel. 04 73 44 06 75 – Fax 04 73 44 06 97
www.cemagref.fr/tscf
* Rapport EUR 21319 EN/6, 872 pp, 2004