Le tracteur autonome : Comprendre les tracteurs autonomes dans l'agriculture

La créativité naturelle de l 'homme et son désir de faciliter le travailont abouti au développement de deux technologiesextraordinaires : l'automatisation et la robotique. Dans la société moderne, lesprogrès réalisés dans ces deux domaines ont accéléré notre capacité à effectuer un travail plus efficace avec une précision et une sécurité accrues.Aujourd'hui, les développements sophistiqués en matière d'automatisation ont trouvé leur place dans le véhicule le plus important au monde, le tracteur.

La maturation d'un tracteurautonome est passionnante et relativement nouvelle, mais la technologie destracteurs autonomesest déployée dans les exploitations agricoles depuis plusieurs décennies, à l'abri des regards. Par conséquent, ce que l'on entend par tracteurssans conducteur et les avantages qu'ils apportent ont suscité une certaine confusion parmi les agriculteurs et le public. L'ère des tracteurs autonomes dans l'agriculture et la gestion des terres est arrivée et pour les agriculteurs, comprendre les différences d'autonomie est important pour maximiser leur retour sur investissement dans cette pièce critique de la machinerie .

Qu'est-ce que l'automatisation dans un tracteur?

L'automatisation est la mise en œuvre de technologies et de processus permettant d'effectuer des tâches avec une intervention humaine minimale. Elle implique l'utilisation de machines, d'ordinateurs et de logiciels pour exécuter des opérations qui étaient auparavant effectuées par des personnes, ce qui se traduit souvent par une efficacité, une précision et une productivité accrues. Appliquée à un tracteur agricole, l' automatisation fait référence à la capacité du véhicule à fonctionner et à effectuer des tâches agricoles sans qu'un humain ne contrôle directement chaque mouvement du tracteur .

Tracteurs semi-autonomes : Le tracteur à conducteur facultatif

L'automatisation des tracteurs pour les exploitations agricoles existe sur un large spectre, la technologie des tracteurs autopilotés ayant fait son apparition sur le marché en 1996 sous la forme d'une direction automatique, ou autoguidage, un système avancé d'aide à la conduite (ADAS). Comme l'autoguidage nécessite qu'un opérateur reste sur le siège du tracteur, il s'agit d'une fonction semi-autonome. Malgré cela, les constructeurs ont longtemps qualifié les tracteurs autosteer de tracteurs autonomes. L'autoguidage est cependant un type de technologie de conduite autonome car, une fois activé, le tracteur prend en charge la conduite, naviguant le long d'une trajectoire précise, laissant l'opérateur libre de gérer l'outil tout en restant assis sur le siège du conducteur. En règle générale, à la fin de chaque passage, le conducteur du tracteur désactive l'autoguidage, fait manuellement demi-tour, entre dans la rangée suivante pour un nouveau passage et réactive manuellement la fonction .

La technologie ADAS est disponible dans le secteur de la mobilité urbaine depuis des décennies, améliorant la sécurité, l'opérabilité et le confort du conducteur. Le régulateur de vitesse, l'avertisseur de collision, les freins antiblocage, les avertisseurs d'angle mort et l'assistance au centrage dans la voie - une variante de l'autoguidage dans le secteur de la mobilité urbaine (sans toutefois être autopilotée) - sont autant d'exemples de systèmes d'aide à la conduite .

L'autoguidage dans l'agriculture

Grâce à l'autoguidage dans l'agriculture, les agriculteurs peuvent effectuer diverses tâches telles que la plantation, le labourage, la fertilisation et la récolte avec une précision sans précédent qui était auparavant impossible à atteindre, même pour les conducteurs de tracteurs les plus expérimentés. Mais il y a un hic. Les systèmes d'autoguidage conventionnels sont utilisés sur de gros tracteurs diesel coûteux dans les exploitations industrielles de cultures en ligne (blé, soja, maïs, etc.). L'amélioration de la précision et la simplification du travail de l'opérateur qui doit parcourir des centaines d'hectares de champs ont permis à ces exploitations de gagner du temps et de l'argent .

Les exploitations spécialisées telles que les vignobles, les vergers et les cultures de baies n'ont pas eu accès aux mêmes avantages que leurs homologues industriels de plus grande taille. Les tracteurs massifs ne sont ni abordables ni pratiques pour les petites exploitations. Étant donné que les exploitations spécialisées produisent les aliments les plus sains et les plus riches en nutriments, l'impossibilité d'accéder aux technologies qui contribuent à la viabilité financière et environnementale de ces exploitations a des répercussions négatives sur le système alimentaire mondial .

Monarch Tractor, fabricant américain du MK-V, premier tracteur 100 % électrique, sans conducteur et intelligent au monde, est le premier à introduire l'autoguidage dans les cultures spécialisées grâce à la fonction Row Follow. On ne saurait trop insister sur l' importance de cette technologie agricole et sur ce qu'elle signifie pour les exploitations spécialisées .

L'autoguidage dans un tracteur compact

Les paramètres opérationnels et la valeur des plantes individuelles dans les cultures spécialisées sont beaucoup plus serrés et difficiles à gérer que dans les cultures en ligne. Les céréales agricoles - maïs, blé, avoine et soja (techniquement une légumineuse) - sont des plantes annuelles plantées en masse dans de vastes champs ouverts. En revanche, les cultures telles que le raisin ou les fruits des vergers sont des plantes vivaces plantées en rangées dont la taille moyenne aux États-Unis est de 8 à 12 pieds pour les vignobles et de 10 à 14 pieds pour les vergers à haute densité. Les gros tracteurs ne tiennent pas dans ces rangées, seuls les tracteurs compacts peuvent travailler dans ces espaces plus étroits.

Sans l'avantage de l'autoguidage, le conducteur du tracteur doit naviguer dans ces rangées serrées pendant les opérations avec une conscience accrue, car la valeur d'un arbre ou d'une vigne adulte peut atteindre des milliers de dollars. C'est un travail stressant qui demande de l'expérience. L'étroitesse du marché de l'emploi agricole ne fait qu'aggraver le problème. Les agriculteurs ont du mal à pourvoir les postes, et encore moins à recruter des tractoristes compétents .

En maintenant automatiquement le MK-V (un tracteur de 40 à 70 CV classé parmi les petits tracteurs) au centre de la rangée, le système Row Follow offre plusieurs avantages financiers et de gain de temps aux exploitations agricoles spécialisées :

• Réduction des taux de collision. En combinant une technologie de caméra avancée avec l'IA et l'apprentissage automatique, le MK-V maintient automatiquement le tracteur parfaitement centré au fur et à mesure qu'il avance dans le rang, ce qui permet de protéger les cultures de grande valeur et les infrastructures contre les dommages coûteux dus aux collisions .

• Moins de stress et de fatigue. En confiant la conduite précise au MK-V, le conducteur du tracteur peut se concentrer entièrement sur la tâche à accomplir, ce qui réduit le besoin d'effectuer plusieurs tâches à la fois et le stress chronique lié à la possibilité d'endommager une plante ou une infrastructure agricole coûteuse .

• Précision et efficacité accrues. Le fait de se concentrer entièrement sur l'opération permet d'améliorer la précision générale et de réduire la fatigue des opérateurs. Par conséquent, ils peuvent maintenir des niveaux d'énergie et d'attention plus élevés pendant plus longtemps, ce qui peut améliorer l'efficacité .

• Amélioration de la main-d'œuvre. Compléter les opérations avec un ADAS qui assure une conduite de précision améliore les compétences de l'opérateur, même s'il s'agit d'un débutant. Les agriculteurs affirment que cela transforme un conducteur en opérateur .

À l'exception du système Row Follow de Monarch, toutes les fonctions d'autoguidage sont à ce jour intégrées dans des tracteurs diesel. En réussissant à intégrer un ADAS Row Follow dans un tracteur électrique, Monarch amplifie les économies pour les agriculteurs qui, en plus de bénéficier enfin des avantages d'une fonction ADAS, gagnent également du temps et de l'argent en éliminant les coûts de diesel et en réduisant les dépenses liées à l'entretien .

Tracteurs entièrement autonomes

Un tracteur entièrement autonome est un véhicule agricole avancé qui peut fonctionner sans contrôle humain direct, en s'appuyant sur des technologies de pointe telles que le GPS, l'intelligence artificielle (IA), les caméras, la vision par ordinateur et divers capteurs. Ces tracteurs visent à accroître la productivité, à réduire les coûts de main-d'œuvre, à minimiser le travail humain et à permettre des opérations beaucoup plus longues. À l'heure actuelle, le seul tracteur entièrement autonome sur le marché est le MK-V de Monarch. Et tout comme Monarch a apporté la technologie semi-autonome à un tracteur électrique, il a doté le MK-V électrique de capacités entièrement sans conducteur et intelligentes .

Les tracteurs entièrement autonomes sont des machines complexes. Le développement et le déploiement de la technologie des tracteurs autonomes nécessitent une approche personnalisée, car les exploitations agricoles spécialisées sont des systèmes complexes dotés d'attributs et d'exigences uniques. Pour obtenir des performances optimales des systèmes autonomes, il est nécessaire de tester l'équipement de manière approfondie et systématique dans différentes conditions, notamment en ce qui concerne l'espacement des rangées, les variétés de cultures, l'infrastructure de soutien, les zones de virage disponibles dans les tournières et les caractéristiques du paysage .

L'autonomie joue également un rôle dans les exploitations laitières, en rapprochant les aliments des vaches, une opération qui doit être répétée 12 à 18 fois par jour. Il existe sur le marché des machines électriques et autonomes pour pousser les aliments, mais leur utilisation est limitée à une seule opération. En transformant le tracteur en une plateforme d'énergie, de données et de robotique, Monarch offre aux éleveurs laitiers les avantages d'un pousseur d'aliments électrique et autonome qui peut également être utilisé comme un tracteur traditionnel, tout en collectant des données pour simplifier les rapports sur le développement durable. Les éleveurs peuvent optimiser le programme d'alimentation de leurs vaches pour augmenter le rendement, sans encourir de coûts supplémentaires de diesel et de main-d'œuvre.

Pour répondre aux normes élevées de performance en matière de sécurité et de précision dont les agriculteurs dépendent pour leur subsistance, Monarch surveille attentivement les résultats des tests et introduit progressivement les capacités sans conducteur par étapes. Cette approche méthodique permet de s'assurer que la technologie protège et améliore efficacement la productivité agricole. La conception du MK-V intègre un matériel compatible avec les logiciels, ce qui permet des améliorations continues grâce à des mises à jour à distance par voie hertzienne. Cette caractéristique permet au tracteur électrique de bénéficier de nouvelles fonctionnalités et d'améliorations des performances sans qu'il soit nécessaire d'installer un nouveau matériel .

Monarch développe et élargit en permanence les capacités du tracteur pour l'adapter à différentes cultures et conditions d'exploitation. Alors que les agriculteurs et les gestionnaires de terres attendent que d'autres opérations de tracteur sans conducteur soient lancées pour leur type de culture et d'exploitation, ils profitent des nombreux avantages d'un tracteur électrique qui est également intelligent, recueillant des données opérationnelles pour la prise de décision de précision et la production de rapports.

Un tracteur autonome est-il sûr ?

Si l'on dresse l'inventaire de la vie moderne, on s'aperçoit que l'automatisation et la robotique coexistent depuis un certain temps déjà. Henry Ford a mis en place la chaîne de montage mobile il y a plus d'un siècle, et le premier des lave-vaisselle des années 1950 n'était autre qu'un robot qui nettoyait et séchait automatiquement la vaisselle Les tracteurs dotés de fonctions autonomes existent depuis des décennies, mais toujours avec un conducteur sur le siège. Lorsqu'il s'agit de déployer des machines entièrement dépourvues de conducteur, les agriculteurs ont l'impression de ne pas être familiers et veulent savoir si elles sont sûres .

Pour les fabricants, la sécurité est primordiale. Tout d'abord, l'environnement dans lequel évolue un véhicule sans conducteur dans l'agriculture est intrinsèquement plus sûr que celui des véhicules de mobilité urbaine. Les tracteurs se déplacent extrêmement lentement pendant leurs opérations, à environ 5 mph. Et ces véhicules lents circulent dans des champs, c'est-à-dire des environnements peu peuplés et plutôt prévisibles. Les changements de voie, les feux rouges, les nombreux piétons, les cyclistes, les conducteurs distraits, les arrêts et les départs - pratiquement aucun des risques liés à la conduite d'une voiture particulière n'existe dans un champ .

Les tracteurs utilisés dans les exploitations agricoles ne sont peut-être pas confrontés à la circulation urbaine, mais ils doivent tout de même être conçus avec précision pour protéger les cultures et les infrastructures d'éventuels dommages dus aux collisions. Et dans le cas où une personne apparaîtrait sur le chemin du tracteur sans conducteur, celui-ci doit savoir s'arrêter automatiquement. Les caméras avancées de Monarch fournissent une connaissance de la situation à 360 degrés pour protéger l'opérateur (qui surveille l'activité du tracteur à distance), le bétail environnant, les outils, l'infrastructure et les cultures contre les collisions pendant les opérations sans conducteur. Comme les tracteurs sans conducteur sont surveillés à distance, l'opérateur garde le contrôle grâce à l'application Wingspan Ag Intelligence (WingspanAI) de Monarch, même s'il ne conduit pas activement. La plateforme WingspanAI envoie une alerte à l'opérateur dès qu'il y a un problème potentiel, qui peut alors choisir de maintenir le tracteur à l'arrêt ou de l'approuver, ce qui permet au tracteur de continuer sa route .

Pour les tracteurs autoguidés, la collecte de données et la cartographie sont des éléments essentiels de la formation d'un tracteur au fonctionnement sans conducteur. Plus le nombre d'heures passées à conduire le tracteur est élevé, plus le tracteur disposera de données pour naviguer lui-même dans les rangs et mieux interpréter son environnement. Les agriculteurs attendent avec impatience que les fonctions sans conducteur soient étendues à leurs cultures et à leurs types d'exploitation, mais ils peuvent être sûrs que lorsqu'elles arriveront, la technologie aura été testée de manière approfondie et méticuleuse afin de garantir des performances fiables et élevées.

Tracteurs autonomes dans l'agriculture

Le développement continu de l'autonomie des tracteurs vise à relever les principaux défis de l'agriculture moderne, notamment la pénurie de main-d'œuvre, le coût de la main-d'œuvre et la nécessité d'accroître l'efficacité. L'autonomie d'un tracteur électrique répond à la demande des agriculteurs de remplacer les herbicides par la tonte sans les émissions de carbone associées et les coûts supplémentaires de main-d'œuvre et de diesel. Alors que la technologie agricole continue de progresser, les tracteurs autonomes jouent un rôle de plus en plus important dans l'avenir de l'agriculture. Les fabricants comme Monarch Tractor travaillent avec diligence pour amener la technologie sans conducteur à maturité tout en préservant les besoins de sécurité et de rentabilité à long terme des exploitations agricoles.

Références :

Amaral-Phillips, Donna M., Hemken Roger W., et Crist, William L. (1997). "More Feed = More Milk" Cooperative Extension Services, University of Kentucky, College of Agriculture. https://afs.ca.uky.edu/files/more_feed_more_milk.pdf