Conception, développement et application d'un repiqueur robotisé compact avec mécanisme de ramassage automatique des semis pour motte

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 1883 (2023) Citer cet article

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L'automatisation des opérations agricoles telles que le repiquage des semis est nécessaire pour assurer un fonctionnement efficace et rapide. La robotique est le domaine sur lequel il faut se concentrer pour l'avenir de la repiqueuse automatique de semis. Cet article présente la conception, le développement ainsi que le fonctionnement du repiqueur robotisé (RT) pour les semis en mottes. Le RT développé se compose de trois systèmes : (1) initiation du robot ; (2) mécanisme de cueillette des semis (SPM); et (3) système de déplacement des véhicules (VMS). Le SPM se compose d'un châssis principal, d'un manipulateur, d'un effecteur et d'une unité de contrôle. Alors que le VMS est doté d'un capteur photoélectrique, d'un contrôleur de robot et d'un moteur à courant continu. Les moteurs pas à pas étaient montés sur le châssis principal pour un mouvement dans la direction XY. Le manipulateur était sur la barre transversale qui servait à déplacer l'effecteur terminal dans l'axe Z. Le mécanisme de ramassage consiste en un effecteur terminal doté d'une pince à mâchoires contrôlée par un servomoteur. L'unité de contrôle se compose de la micropuce 16F877 et le système est contrôlé par programmation informatique. La pince se déplace vers chaque semis dans le pro-tray, saisit et ramasse le semis, se déplace vers le point de livraison, puis relâche le semis. Le manipulateur a été testé et analysé pour le ramassage et la libération de 96 semis avec une base de sol du pro-tray. Le résultat expérimental initial a montré que le taux de réussite des semis, le taux de fuite et le repiquage réussi des semis de piment âgés de 30 jours étaient de 95,1 %, 7,6 % et 90,3 %, respectivement. La technologie robotique semble être coûteuse, mais la portée réside dans la non-disponibilité ou le coût élevé du travail manuel et pour assurer la rapidité des opérations répétitives sur le terrain.

L'application de la robotique et de l'intelligence artificielle (IA) dans l'agriculture augmente rapidement avec l'utilisation d'appareils de haute technologie, à savoir des capteurs, des actionneurs, des contrôleurs, etc. La fonction principale de la robotique est de cibler les applications d'intrants spécifiques au site (semences, engrais, pesticides, herbicides, eau, etc.) au fur et à mesure des besoins, au bon endroit, au bon moment et en bonne quantité.

AI utilise des techniques à savoir. la reconnaissance vocale, la perception visuelle, la prise de décision et les traductions linguistiques qui peuvent être activées par des systèmes informatiques pour effectuer des opérations sur le terrain nécessitant une intelligence humaine1. La robotique et l'intelligence artificielle sont considérées comme des aspects importants de l'automatisation des tâches agricoles. Les principaux travaux ont été effectués sur diverses exploitations agricoles, à savoir. navigation et détection d'objets en temps réel2,3,4 ; surveillance des grandes cultures à l'aide d'UAV5,6 ; la planification de l'irrigation à l'aide d'applications mobiles ou Web à distance7 ; détecter les maladies des feuilles dans les cultures ainsi que les mauvaises herbes en utilisant un algorithme basé sur la vision8,10,11 ; gestion du bétail en temps réel12,13,14,15 ; système intelligent basé sur ordinateur16,17,18,19,20,21,22. Certaines applications de l'IA et de la robotique ont également été signalées dans la transplantation de semis à l'aide d'un système de vision ou de capteurs. Des préhenseurs robotisés, des méthodes de préhension ainsi que des méthodes basées sur des capteurs et leurs applications ont été signalés pour des tâches agricoles23. Un système embarqué a été développé pour automatiser le repiquage des plants de légumes dans les repiqueuses de semis24,25. L'utilisation accrue de l'électronique et des applications informatiques a rendu possible le fonctionnement du système robotique pour diverses opérations sur le terrain, à savoir. le repiquage, la récolte et l'interculture, etc. pour les cultures agricoles et horticoles26.

Les repiqueuses disponibles sont classées en repiqueuses de légumes semi-automatiques (SVT) et en repiqueuses de légumes automatiques (AVT)27. En regardant les lacunes des SVT à savoir. demande de main-d'œuvre, efficacité moindre, précision moindre, etc., l'accent a été mis sur la croissance des AVT28. Ces AVT utilisent un système électromécanique pour réaliser la fonction souhaitée. Certains systèmes automatiques utilisaient également une technologie haut de gamme, à savoir. capteurs, système basé sur la vision, etc. donnant lieu à l'essor de la robotique dans les opérations de repiquage. Le repiquage de semis par des moyens automatiques à l'aide de robots est très utile lorsqu'il s'agit d'actions répétitives comme en cas de repiquage de semis. Ces technologies semblent coûteuses au début, mais elles seront compensées lorsqu'il s'agira de couvrir une grande surface en peu de temps avec une grande précision avec l'utilisation de la main-d'œuvre humaine24,27. La fonction de base du robot équipé d'un mécanisme automatique est d'identifier le semis sain, de ramasser le semis du pro-tray, de le déplacer à l'emplacement souhaité, puis de le relâcher dans le point de livraison.

Les travaux sur les repiqueuses robotisées (RT) commencent dans les années 1980 avec le développement d'une repiqueuse automatique de semis en pot montée sur tracteur29. Certains des RT utilisent un ordinateur ou un système de vision artificielle pour intégrer l'effecteur final afin de simuler l'opération de transplantation30,31,32,33,34,35. La RT qui utilise un mécanisme de cueillette basé sur l'insertion d'une structure de type aiguille/goupille dans la base/le bouchon du sol du semis a été développée et évaluée36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47.

Un mécanisme de type doigt a été utilisé pour extraire les semis d'un plateau de pépinière à un pot de fleurs à l'aide de 4 doigts dans le RT développé rapporté utiliser quatre doigts inclinés de type broche pour retirer les semis du plateau de pépinière avec un taux de réussite supérieur à 99 % et une capacité de repiquage de 2800 pots/h40. Dans une autre étude, Ma et al.41 ont rapporté que le repiquage avec le prototype développé pouvait atteindre un taux qualifié de 90,71 % avec une fréquence de repiquage de 60 plants/min. Une structure portique a été développée utilisant un mécanisme de type pincette pour le repiquage automatique en serre qui peut extraire 22 plants/min d'un plateau d'alimentation avec un taux de réussite de 90%42. Han et al.43 ont indiqué un taux de réussite de 90 % et un échec de 3 % dans le déchargement des semis avec deux pinces qui pouvaient extraire 80 semis/min pour les semis de tomates. Un système de repiquage intelligent développé par Xin et al.45 a rapporté un taux de réussite, un taux de fuite et une fréquence de repiquage de 88,23 %, 16,46 % et 90 semis/min, respectivement pour le repiquage du poivron. Il utilise un contrôleur logique programmable (PLC) pour détecter si la cellule était vide ou non, et pour automatiser le mouvement du pro-plateau de semis. Cet article décrit la conception, le développement et l'évaluation d'un RT en utilisant un mécanisme de cueillette programmable et un VMS basé sur des capteurs pour gérer les semis de légumes de type bouchon, à savoir. semis de piment cultivés dans des pro-trays.

La RT développée pour les semis en motte est principalement composée de deux mécanismes à savoir SPM et VMS (Fig. 1). Le SPM est composé d'une courroie et d'une poulie fixées sur le châssis principal, d'un moteur pas à pas, d'un manipulateur, d'un effecteur et d'un contrôleur. Le VMS est composé d'un capteur photoélectrique, de moteurs à courant continu, de moteurs pas à pas et d'un contrôleur. Le système de contrôleur est composé de moteurs pas à pas, de moteurs à courant continu, d'un capteur photoélectrique et d'un contrôleur de programmation. Dès que le robot démarre, le manipulateur se déplace vers l'emplacement des semis et ramasse les semis avec une pince actionnée par servomoteur. L'effecteur final se déplace ensuite vers son point de livraison où le semis est déposé dans le tube de livraison. Le capteur photoélectrique placé sur le tube de livraison détecte le semis et actionne le VMS pour passer à l'emplacement suivant après avoir livré le semis dans le sillon. Ici, le plateau de semis est stationnaire et la manipulation se déplace dans l'axe XY pour extraire le semis du protray selon le chemin prédéfini. Une paire de moteurs pas à pas fixés sur le châssis principal déplace le manipulateur dans la direction XY tandis que l'effecteur se déplace dans l'axe Z. Un ouvre-sillon a été utilisé pour faire un sillon dans le sol. Au fur et à mesure que le semis tombe dans le sillon, la roue plombeuse fixée à côté du tuyau d'alimentation compacte le sol autour du semis. La spécification de la RT développée est présentée dans le tableau 1.

Robot transplanteur. (a) Manipulateur, (b) effecteur terminal. (1-Châssis principal ; 2 manipulateurs ; 3 courroies ; 4 unités de commande pour le ramassage des semis ; 5 plateaux de semis ; 6 capteurs photoélectriques ; 7 tubes de distribution ; 8 unités de commande pour robot ; 9 batteries ; 10 moteurs à courant continu ; 11 ouvre-sillons ; 12 roues).

Le principe de fonctionnement du RT a été illustré à la Fig. 2. Le RT fonctionne sur l'alimentation de la batterie 12 V. Dès que le programme est lancé, la première partie du système, c'est-à-dire SPM, commence à fonctionner. Le manipulateur se déplace vers le point initial XY (0,0), c'est-à-dire le point de livraison. Le programme dans le contrôleur doit ensuite être défini selon les exigences, à savoir. vitesse, pouls, non. de semis de rangées et de colonnes, etc. Comme le programme est défini dans le contrôleur, il doit ensuite démarrer le programme via le bouton de démarrage. Maintenant, le manipulateur se déplace vers le 1er semis, la pince saisit le semis et se déplace vers le haut dans l'axe Z jusqu'à ce qu'il vienne au-dessus du pro-tray, c'est-à-dire 45 mm au-dessus. Le manipulateur se déplace maintenant vers le point de livraison XY (0,0), où la pince s'ouvre et libère le semis dans le sillon à travers le tuyau de livraison. Après avoir relâché le semis, le manipulateur passe au 2e semis et le processus se poursuit jusqu'à ce que le dernier semis soit livré. La pince s'ouvre et se ferme à l'aide d'un servomoteur fixé dessus. Dès que le semis est tombé dans le tuyau d'alimentation, la deuxième partie, c'est-à-dire le VMS, commence à fonctionner. Le capteur photoélectrique placé dans le tuyau de livraison détecte le semis et déplace le robot vers l'emplacement suivant, et le processus se poursuit jusqu'à ce que le dernier semis soit cueilli et livré. Le mouvement du robot peut être contrôlé en faisant varier la vitesse au niveau du contrôleur. De cette façon, tout le processus de ramassage et de plantation des semis se poursuit.

Principe de fonctionnement du robot transplanteur (a) unité de cueillette ; (b) unité de détection ; (c) unité de commande de direction.

La structure du SPM développé a été montrée dans la Fig. 1a. Pour transplanter les semis en mottes, le SPM a été développé de manière à simuler la préhension du semis conformément à la main humaine du pro-tray, puis le relâcher au point de livraison, c'est-à-dire XY (0,0). En étudiant les caractéristiques du SPM, pour récupérer avec succès le semis du pro-tray, il doit répondre aux exigences de conception suivantes :

Le manipulateur doit suivre le chemin droit pour atteindre l'emplacement des semis et les semis à ramasser et revenir au point initial.

L'effecteur terminal (Fig. 1b) doit s'ouvrir et se fermer complètement pour maintenir fermement la plantule sans l'endommager.

La longueur du chemin de ramassage des semis doit garantir qu'il n'est pas obstrué par le protray.

Le semis doit être libéré exactement au-dessus du tube de distribution et aussi droit que possible dans le tuyau de distribution.

Le VMS est utilisé pour déplacer le robot vers l'emplacement suivant après avoir déposé le semis dans le sillon. Dès que le semis est tombé dans le tuyau de refoulement, le robot doit s'actionner et se déplacer vers le point de chute suivant. Afin de faire avancer le robot, la conception du VMS doit répondre aux exigences suivantes :

Le capteur photoélectrique doit identifier le semis tombé dans le tuyau de distribution.

Le contrôleur doit immédiatement répondre au capteur photoélectrique et déplacer le robot complet vers l'emplacement suivant tel que défini dans le programme.

La conception adoptée pour réaliser le SPM et le manipulateur pour l'extraction automatique des semis de mottes, comme illustré à la Fig. 3. Le SPM est principalement composé d'un châssis principal, d'un moteur pas à pas avec arbre à vis, d'un agencement de poulie à courroie, d'une pince, d'un servomoteur et d'un interrupteur électronique.

(a) Mécanisme de ramassage des semis, (b) Manipulateur. (1-Cadre principal ; 2 manipulateurs ; 3 barres transversales ; 4 commutateurs électroniques ; 5 moteurs pas à pas ; 6 arbres horizontaux ; 7 effecteurs d'extrémité ; 8 arrangements de poulies à courroie ; 9 plaques de support ; 10 arbres à vis ; 11 plaques coulissantes ; 12 plaques de support d'effecteur d'extrémité ; 13 pinces ; 14 coussinets ; 15 servomoteurs).

Comme mentionné dans la section "Principes de fonctionnement de RT", le manipulateur commence à se déplacer dans le plan XY sur le châssis principal (Fig. 3) et l'effecteur se déplace dans l'axe Z sur l'arbre à vis du moteur pas à pas. La pince utilisée pour saisir, maintenir et relâcher le semis dans le tuyau de livraison en contrôlant les angles du servomoteur. La manipulation se déplaçant dans le plan XY extrait le semis du pro-tray selon le chemin prédéfini. L'organigramme du mécanisme de cueillette des semis utilisé dans le repiqueur robotisé est illustré à la Fig. 4.

Organigramme du mécanisme de cueillette des semis utilisé dans le repiqueur robotisé.

La fonction principale du VMS est de déplacer l'unité complète, c'est-à-dire le robot, vers l'emplacement de plantation suivant. Dès que le capteur photoélectrique détecte le semis, le contrôleur actionne alors le robot pour avancer selon le programme prédéfini. De cette façon, tout le processus de plantation se poursuit encore et encore.

Pour concevoir le circuit du RT c'est à dire SPM, il est indispensable de détecter l'emplacement de chaque plant placé dans le pro-tray ainsi que le point de livraison c'est à dire XY (0,0). Le mécanisme fonctionne sur alimentation électrique à partir d'une batterie 12 V, comme indiqué dans le tableau 2. Parmi eux, les moteurs pas à pas, le manipulateur, le servomoteur et les API sont entraînés par une batterie 12 V, comme indiqué sur la Fig. 5. Les bornes d'entrée de l'API sont couplées au commutateur électronique, au manipulateur et à l'effecteur terminal.

Schéma de circuit du mécanisme développé de cueillette de semis (SPM).

La conception électronique du SPM se compose d'un microcontrôleur (PIC16F877A), d'un moteur pas à pas et d'un pilote, d'une alimentation, d'un ensemble de capteurs de limite, d'une pince et d'un écran LCD. Cinq interrupteurs ont été fournis pour régler la position de prise et de placement de la pince à savoir. régler, monter, descendre, enregistrer et réinitialiser. Lorsque tous les interrupteurs appuient, les données de préposition du semis ont été envoyées au contrôleur et avec le même interrupteur, ces données sont enregistrées dans la mémoire EEPROM du contrôleur. Après avoir terminé la séquence, le contrôleur fournit des signaux appropriés au pilote de moteur pas à pas pour déplacer les moteurs pas à pas en conséquence afin que la cueillette du semis puisse être accomplie, mais chaque fois que le semis est tombé dans le tube de livraison, le capteur IR envoie un signal au contrôleur afin que la pince puisse passer à la position suivante des semis sur le portrait. Et la même séquence se poursuit jusqu'à ce que le dernier semis de la peinture soit terminé.

Le mouvement du véhicule peut également être contrôlé à distance à l'aide de la transmission de signaux sans fil. Dans ce système, une télécommande sans fil et une seule puce informatique sont utilisées pour recevoir le signal du contrôleur et contrôler le sens de rotation du moteur à courant continu de propulsion, ce qui permet le mouvement du véhicule vers l'avant ou vers l'arrière. La conception du circuit du VMS est illustrée à la Fig. 6. Les capteurs sont connectés à l'entrée de l'API conformément aux exigences fonctionnelles.

Schéma de circuit du système de mouvement du véhicule.

Selon les exigences, la fonction principale du RT est de ramasser les semis du pro-tray et de les relâcher dans le sillon pendant le fonctionnement. Le flux de discussion complet du système a été illustré à la Fig. 7. Selon le principe de fonctionnement de la RT, chaque action est répartie en plusieurs sections : la première est l'extraction et la libération des semis ; et la deuxième partie est un VMS avec une plantation en sillon suivie d'un recouvrement du sol. Lors d'une opération de repiquage, chaque mécanisme doit fonctionner indépendamment et également l'un après l'autre de manière synchronisée les uns avec les autres et sans aucune interruption. La synchronisation de chaque unité est décrite ci-dessous :

Coordination opérationnelle entre la partie de cueillette des semis, le manipulateur se déplace vers la 1ère position de semis, la pince saisit le semis, le soulève et revient en position (0,0) puis relâche le semis. Pendant le ramassage des semis, le pro-tray est stationnaire et le manipulateur se déplace jusqu'à ce que le processus soit terminé. Après le retrait du premier semis du pro-tray jusqu'à ce qu'il soit libéré dans le tuyau de livraison, le robot est immobile.

Coordination du travail entre la partie lâcher de semis et la partie VMS de la RT. La vitesse d'avancement du véhicule ne doit pas être supérieure à la vitesse de cueillette des semis à la vitesse de livraison pour répondre aux exigences d'espacement des plants.

Organigramme du transplanteur robotisé complet.

Ce RT est une unité à une rangée, qui peut transplanter un semis de motte à la fois. Le SPM de cette machine a une pince.

Le processus de contrôle global de la machine de repiquage a été conçu, selon les exigences fonctionnelles de chaque mécanisme pour atteindre le mouvement synchronisé entre eux, comme illustré à la Fig. 8. Dès que le bouton de démarrage a été enfoncé, le manipulateur se déplace vers le 1er semis, la pince montée sur l'effecteur terminal ramasse le semis et le relâche dans le sillon par le tuyau de livraison. Une fois la partie extraction des semis terminée, la partie VMS commence à fonctionner. Le capteur photoélectrique détecte le semis et le robot se déplace vers l'emplacement suivant selon les exigences fournies au programme.

Organigramme du processus de contrôle global du transplanteur robotisé.

Certains paramètres physiques des semis, la dimension physique des semis, c'est-à-dire la hauteur, le poids et le diamètre de la tige du semis, ont été pris en compte pour la conception du robot. La hauteur, le poids et le diamètre moyens de la tige du semis étaient respectivement de 116 mm, 13,1 g et 0,1 mm. La pression de rupture, la force de compression et la force de rupture ont également été mesurées. La pression de rupture était très négligeable et ne peut donc pas être mesurée car les tiges sont plus sensibles à la rupture lors de la compression. Ainsi, la force de compression mesurée à l'aide de la machine d'essai universelle (UTM) était de 144,98 (± 29,3) N. Cependant, la force de rupture requise pour les semis de piment âgés de 30 jours était de 12,7 N. La force de rupture des semis a été mesurée avec Texture Analyzer (Marque : Stable Micro System, Royaume-Uni).

Le facteur principal pour le taux de cueillette des semis est la teneur en humidité du support racinaire et la force nécessaire pour extraire le semis du portrait. La teneur en humidité du milieu racinaire du semis au moment du repiquage variait entre 55 et 75 % (wb). La force moyenne (adhérence) requise pour la cueillette/extraction des semis du portrait était de 0,95 (± 0,22) N. Comme la force nécessaire pour soulever le semis était très inférieure, ce manipulateur a été testé plusieurs fois pour la cueillette des semis et il a été observé que les dommages aux rhizomes étaient négligeables car il n'est pas en contact direct avec les rhizomes.

Les performances de travail de la RT développée pour la transplantation de semis en mottes ont été évaluées dans des conditions ambiantes. La variété de semis de piment utilisée était Pusa Jwala. Les semis de piment ont été cultivés dans des pro-plateaux de semis de 96 cellules, et la composition de remplissage était composée de tourbe de coco, de vermiculite et de perlite dans un rapport de 3:1:1. La composition de remplissage a été recouverte de vermiculite et de périlite après avoir semé les graines. La teneur en humidité a été maintenue entre 45 et 60% des semis. Des semis âgés d'environ 30 jours avec 4–5 feuilles ont été utilisés pour les tests, la hauteur moyenne des semis est d'environ 96 mm. Des semis factices de forme et de taille similaires ont été utilisés pour comparer les performances. Les propriétés des semis sont très importantes lors de la conception du RT pour les semis en mottes48.

Le taux de réussite du SPM, le taux de fuite et la réussite du repiquage sont les indices essentiels pour évaluer les performances de repiquage du RT développé et estimé selon les investigateurs45,49 :

où S = taux de réussite global ; L = taux de fuite ; T = repiquage réussi ; N0 = le nombre total de plants ; N = le nombre de plants ramassés ; N1 = le nombre total de plants libérés ; F = le nombre de semis transplantés avec succès dans le sillon avec un bon compactage du sol et une inclinaison des semis inférieure à 30°.

Le pro-plateau de semis a été placé sur la plate-forme de repiquage. Le système a été calibré pour le programme défini sur l'API et le système de contrôle a été démarré. La configuration de test a été illustrée à la Fig. 9. Dès que le système démarre, le manipulateur s'est déplacé vers le 1er semis de la première rangée, le servomoteur de la pince prend le semis et le livre au tube de livraison. Enfin, le mouvement du manipulateur s'arrête au point de chute en appuyant sur l'interrupteur électronique et le semis est libéré dans le sillon. Le capteur photoélectrique détecte les semis dans le tube de livraison et fait avancer le véhicule selon le programme développé. Les données de test sur le taux de réussite, le taux de fuite et la réussite du repiquage ont été calculées et évaluées.

Configuration de test de repiquage robotisé avec des semis en mottes.

Les résultats obtenus lors des tests ont été présentés dans le tableau 3. Les semis ramassés avec succès signifient les semis qui sont ramassés sans aucun dommage physique aux racines et aux plantes. Les semis libérés avec succès signifient les semis qui sont tombés dans le tuyau de livraison sans aucun dommage important. D'après le tableau 3, il a été observé que le taux de prélèvement des semis et le taux de fuite étaient de 98,6 % et 1,7 %, respectivement avec des semis factices. Alors que le taux de cueillette des semis et le taux de fuite pour les semis de piment âgés de 30 jours étaient de 95,1 % et 7,6 %, respectivement. En outre, le succès du repiquage avec des semis factices et de piment était de 97,2 % et 90,3 %, respectivement. Comme les semis factices étaient plus droits et plus robustes, le taux de cueillette des semis et le succès du repiquage étaient plus élevés que ceux des semis de piment.

Sur la base du résultat du test, il existe quelques suggestions pour améliorer les performances du dispositif de repiquage robotisé de semis en mottes : augmenter l'ouverture de la pince, réduire la durée de cueillette des semis et réduire le temps de trajet entre le point de ramassage et le point de livraison.

Une repiqueuse robotisée compacte avec mécanisme de ramassage automatique des semis et système de déplacement du véhicule a été conçue et développée pour répondre aux besoins des petits producteurs de légumes marginaux. Voici les principaux résultats de l'étude :

Le RT développé peut extraire et transplanter avec succès les semis dans le sillon et le cycle de repiquage pour transplanter les semis 20 s.

La RT a été testée avec 96 semis cultivés en portrait et le taux de réussite de la cueillette des semis, le taux de fuite et le repiquage réussi des semis de piment âgés de 30 jours étaient de 95,1 %, 7,6 % et 90,3 %, respectivement.

Le RT peut être efficacement adapté par les agriculteurs marginaux pour la culture de légumes dans des filets de cabane ou de remise.

La technologie robotique peut sembler coûteuse, mais la portée réside dans la non-disponibilité ou le coût élevé de la main-d'œuvre manuelle et pour assurer la rapidité des opérations répétitives sur le terrain.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Transplanteur robotisé

Courant continu

Repiqueuses de légumes semi-automatiques

Repiqueuses automatiques de légumes

Mécanisme de cueillette des semis

Système de mouvement de véhicule

Alimentation à découpage

Programmable Logic Controller

Yang, LB Application de l'intelligence artificielle dans le contrôle de l'automatisation électrique. Process Comput. Sci., Actes de la 3e Conférence internationale sur la mécatronique et la robotique intelligente (ICMIR-2019), 166, 292–295 (2020). https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.02.097.

Guijarroa, M. et al. Segmentation automatique des textures pertinentes dans les images agricoles. Calcul. Électron. Agric. 75, 75–83. https://doi.org/10.1016/j.compag.2010.09.013 (2011).

Article Google Scholar

Civele, C. Développement d'un dispositif de suivi de tracteur basé sur l'IOT à utiliser comme outil agricole de précision pour les tracteurs agricoles turcs. Sch. J. Agric. Vétérinaire. Sci. 6, 199-203. https://doi.org/10.36347/SJAVS.2019.v06i09.001 (2019).

Article Google Scholar

Inoue, K., Kaizu, Y., Igarashi, S. & Imou, K. Le développement de la navigation autonome et de l'évitement d'obstacles pour une tondeuse robotisée utilisant la technique de vision artificielle. Dans IFAC-Paper, 6 Conférence IFAC sur les technologies de détection, de contrôle et d'automatisation pour l'agriculture AGRICONTROL 173–177 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.12.517.

Mogili, UR & Deepak, BBVL Examen de l'application des systèmes de drones dans l'agriculture de précision. Process Comput. Sci., Conférence internationale sur la robotique et la fabrication intelligente (RoSMa2018) 133, 502–509 (2018). https://doi.org/10.1016/j.procs.2018.07.063.

El Hoummaidi, L., Larabi, A. & Alam, K. Utilisation de systèmes aériens sans pilote et d'apprentissage en profondeur pour la cartographie agricole à Dubaï. Helyon 7, e08154. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08154 (2021).

Article Google Scholar

Al-Ali, AR et al. Système d'irrigation agricole intelligent alimenté par l'énergie solaire IoT. J. Électron. Sci. Technol. 17, 100017. https://doi.org/10.1016/j.jnlest.2020.100017 (2019).

Article Google Scholar

Akbarzadeh, S., Paap, A., Ahderom, S., Apopei, B. et Alameh, K. Discrimination des plantes par un classificateur de machine à vecteur de support basé sur la réflectance spectrale. Calcul. Électron. Agric. 148, 250–258. https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.03.026 (2018).

Article Google Scholar

Wang, A., Zhang, W. et Wei, X. Un examen de la détection des mauvaises herbes à l'aide de techniques de vision artificielle et de traitement d'images au sol. Calcul. Électron. Agric. 158, 226–240. https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.02.005 (2019).

Article Google Scholar

Cai, J., Xiao, D., Lv, L. & Ye, Y. Un modèle d'alerte précoce pour les ravageurs des légumes basé sur des données multidimensionnelles. Calcul. Électron. Agric. 156, 217-226. https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.11.019 (2019).

Article Google Scholar

Karar, ME, Alsunaydi, F., Albusaymi, S. & Alotaibi, S. Une nouvelle application mobile de reconnaissance des ravageurs agricoles utilisant l'apprentissage en profondeur dans le système de cloud computing. Alex. Ing. J. 60, 4423–4432. https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.03.009 (2021).

Article Google Scholar

Zuidhof, MJ, Fedorak, MV, Ouellette, CA & Wenger, II Alimentation de précision : gestion innovante de la consommation d'aliments des reproducteurs de poulets de chair et de l'uniformité du troupeau. Poule. Sci. 96, 2254-2263. https://doi.org/10.3382/ps/pex013 (2017).

Article CAS Google Scholar

Ren, G., Lin, T., Ying, Y., Chowdhary, G. & Ting, KC Recherche en robotique agricole applicable à la production avicole : Une revue. Calcul. Électron. Agric. 169, 105216. https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105216 (2020).

Article Google Scholar

Williams, LR, Moore, ST, Bishop-Hurley, GJ & Swain, DL Une solution basée sur des capteurs pour surveiller le comportement d'abreuvement et la consommation d'eau des bovins au pâturage. Calcul. Électron. Agric. 168, 105–141. https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.105141 (2020).

Article Google Scholar

Astill, J., Dara, RA, Fraser, EDG, Roberts, B. & Sharif, S. Gestion intelligente de la volaille : capteurs intelligents, mégadonnées et Internet des objets. Calcul. Électron. Agric. 170, 105291. https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105291 (2020).

Article Google Scholar

Lakhiar, IA, Gao, J., Syed, TN, Chandio, FA & Buttar, NA Technologies modernes de culture des plantes dans l'agriculture sous environnement contrôlé : Un examen de l'aéroponie. J. Plant Interactions 131, 338–352 (2018).

Article Google Scholar

Shamshiri, RR et al. Recherche et développement en robotique agricole : Une perspective de l'agriculture numérique. Int. J. Agric. Biol. Ing. 11, 1–14 (2018).

Google Scholar

Shamshiri, RR et al. Logiciels de simulation et environnements virtuels pour l'accélération de la robotique agricole : Faits saillants des fonctionnalités et comparaison des performances. Int. J. Agric. Biol. Ing. 11(4), 15–31 (2018).

Google Scholar

Shamshiri, RR et al. Progrès de l'automatisation des serres et de l'agriculture en environnement contrôlé : une transition vers les usines végétales et l'agriculture urbaine. Int. J. Agric. Biol. Ing. 11(1), 1–22 (2018).

Google Scholar

Xia, Y., Xu, Y., Li, J., Zhang, C. et Fan, S. Progrès récents dans les techniques émergentes pour la détection non destructive de la viabilité des semences : une revue. Artef. Renseignement. Agric. 1, 35–47 (2019).

Google Scholar

Liu, W. et al. Développement et analyse expérimentale d'un capteur intelligent de surveillance du débit de semences basé sur une technique de reconstruction du flux de semences. Calcul. Électron. Agric. 164, 104899 (2019).

Article Google Scholar

Jiang, B. et al. Fusion de la technologie de vision artificielle et du réseau d'apprentissage en profondeur AlexNet-CNN pour la détection des résidus de pesticides post-récolte des pommes. Artef. Renseignement. Agric. 1, 1–8 (2019).

CAS Google Scholar

Zhang, B., Xie, Y., Zhou, J., Wang, K. & Zhang, Z. Préhenseurs robotiques de pointe, stratégies de préhension et de contrôle, ainsi que leurs applications dans les robots agricoles : une revue. Calcul. Électron. Agric. 177, 105694 (2020).

Article Google Scholar

Khadatkar, A., Mathur, SM, Dubey, K. & BhushanaBabu, V. Développement d'un système de repiquage automatique intégré dans les repiqueuses de semis pour l'agriculture de précision. Artef. Renseignement. Agric. 5, 175–184. https://doi.org/10.1016/j.aiia.2021.08.001 (2021).

Article Google Scholar

Khadatkar, A., Mathur, SM, Dubey, K. & Magar, AP Éjection automatique des semis en mottes à l'aide d'un système embarqué pour une utilisation dans les repiqueuses automatiques de légumes. J. Sci. Ind. Rés. 80(12), 1042–1048 (2021).

Google Scholar

Khadatkar, A., Mehta, CR & Sawant, CP Application de la robotique pour changer l'avenir de l'agriculture. J. Agriculture écologique. 17(1), 48–51. https://doi.org/10.5958/2582-2683.2022.00010.7 (2022).

Article Google Scholar

Khadatkar, A., Mathur, SM & Gaikwad, BB Automatisation du repiquage : une manière intelligente de cultiver des légumes. Courant. Sci. 115(10), 1884–1892. https://doi.org/10.18520/cs/v115/i10/1884-1892 (2018).

Article Google Scholar

Khadatkar, A. & Mathur, SM Conception et développement d'une repiqueuse automatique de légumes utilisant un nouveau dispositif à doigt rotatif avec mécanisme de type poussoir pour les semis de type motte. Int. J. Vég. Sci. https://doi.org/10.1080/19315260.2020.1848962 (2020).

Article Google Scholar

Boa, W. La conception et les performances d'une repiqueuse automatique pour les légumes de plein champ. J. Agric. Ing. Rés. 30(2), 123–130 (1984).

Article Google Scholar

Ting, KC, Giacomelli, GA & Shen, SJ Cellule de travail robotisée pour le repiquage de semis partie I-layout et flux de matériaux. Trans. ASAE 33(3), 1005–1010 (1990).

Article Google Scholar

Simonton, W. Effecteur final robotique pour la manipulation de matériel végétal de serre. Trans. ASAE 34(6), 2615–2621 (1991).

Article Google Scholar

Ting, KC, Giacomelli, A. & Ling, PP Maniabilité et productivité de la cellule de travail robotique de repiquage de bouchons. Développement de cellules in vitro. Biol. 28, 5–10 (1992).

Article Google Scholar

Tai, YW, Ling, PP & Ting, KC Repiquage de semis robotisé assisté par vision industrielle. Trans. ASAE 37(2), 661–667 (1994).

Article Google Scholar

Brewer, HL Modélisation conceptuelle du transfert automatisé des semis des plateaux de culture aux modules d'expédition. Trans. ASAE 37(4), 1043–1051 (1994).

Article Google Scholar

Ryu, KH, Kim, G. & Han, JS Développement d'un robot de repiquage pour plantes à massifs. J. Agric. Ing. Rés. 78(2), 141–146 (2001).

Article Google Scholar

Yang, Y., Ting, KC et Giacomelli, GA Facteurs affectant les performances de la pince à aiguilles coulissantes lors du repiquage robotisé des semis. Appl. Ing. Agric. 7(4), 493–498 (1991).

Article Google Scholar

Kim, HJ, Park, SH & Kwak, TY Développement d'une repiqueuse automatique pour la culture du chou. Dans : Korea Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems Conference, Séoul, Corée, 8-9 novembre (2001).

Choi, WC, Kim, DC, Ryu, IH & Kim, KU Développement d'un dispositif de ramassage de semis pour les repiqueuses de légumes. Trans. ASAE 45(1), 13–19 (2002).

Google Scholar

Parc, SH et al. Développement d'une repiqueuse de choux chinois de type ambulant. J. Corée Soc. Agric. Mach. 30(2), 80–81 (2005).

Google Scholar

Kang, DH et al. Développement d'un robot de repiquage de légumes. J. Biosyst. Ing. 37(3), 201–208 (2012).

Article Google Scholar

Ma, J., Hu, J., Yan, X., Qi, C. & Guan, J. Planification du chemin de repiquage et recherche sur les fonctions de mouvement du robot de repiquage de semis à grande vitesse. Adv. Mater. Rés. 694–697, 1747–1752 (2013).

Article Google Scholar

Mao, H., Han, L., Hu, J. & Kumi, F. Développement d'un dispositif de ramassage de type pincette pour le repiquage automatique des semis de serre. Appl. Ing. Agric. 30(4), 547–556 (2014).

Google Scholar

Hua, L., Weibin, C., Shufeng, L., Wei, F. et Kaiqiang, L. Analyse cinématique et test sur le mécanisme de ramassage automatique pour les semis de piment. Trans. Menton. Soc. Agric. Mach. 31(23), 20–27 (2015).

Google Scholar

Han, L., Mao, H., Hu, J. & Tian, ​​K. Développement d'un dispositif de ramassage de semis oscillant de type cadre de porte pour la transplantation automatique sur le terrain. Portée. J. Agric. Rés. 13(2), 1–14. https://doi.org/10.5424/sjar/2015132-6992 (2015).

Article Google Scholar

Xin, J. et al. Conception et mise en œuvre d'un système de repiquage intelligent basé sur un capteur photoélectrique et un automate. Future Gen. Comput. Syst. 88, 127-139 (2018).

Article Google Scholar

Han, LH, Mao, HP, Hu, J. & Kumi, F. Développement d'un semis de légumes à repiquer entièrement automatique de type équitation. Portée. J. Agric. Rés. 17(3), 1–14 (2019).

Article Google Scholar

Yu, Y. et al. Conception et recherche expérimentale sur le mécanisme de ramassage des semis d'un train d'engrenages planétaires avec transmission combinée à engrenages non circulaires. Menton. J. Mech. Ing. 32, 49 (2019).

Article Google Scholar

Khadatkar, A., Mathur, SM, Gaikwad, BB, Pandirwar, A. & Shrinivas, DJ Propriétés biométriques des semis de légumes en mottes pertinentes pour la conception de repiqueuses de légumes. J. Agric. Ing. 57(1), 16–24 (2020).

Google Scholar

Khadatkar, A. Développement d'un transplanteur de légumes actionné par tracteur pour les semis de type motte. Doctorat non publié. Thèse, CTAE, MPUAT, Udaipur, Inde (2019).

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Les auteurs sont reconnaissants à l'ICAR de New Delhi et au directeur de l'ICAR-Institut central d'ingénierie agricole (CIAE) de Bhopal pour leur immense soutien et leurs installations pour mener cette étude.

ICAR-Institut central de génie agricole, Bhopal, Madhya Pradesh, 462038, Inde

Abhijit Khadatkar et AP Pandirwar

ICAR-Mahatma Gandhi Integrated Farming Research Institute, Motihari, Bihar, 845429, Inde

V.Paradkar

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AK : Rédaction—ébauche originale, Méthodologie, Enquête, Analyse formelle. APP : Rédaction—ébauche originale, Méthodologie. VP : Logiciel, rédaction et édition.

Correspondance à Abhijit Khadatkar.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Khadatkar, A., Pandirwar, AP & Paradkar, V. Conception, développement et application d'un transplanteur robotique compact avec mécanisme de cueillette automatique des semis pour les semis de type motte. Sci Rep 13, 1883 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28760-4

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Reçu : 17 juin 2022

Accepté : 24 janvier 2023

Publié: 02 février 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-28760-4

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