Page 1

Atelier « La place du robot dans l’Agroalimentaire »

Quelques applications de Robotique en agro-alimenta ire

E. Dombre, LIRMMdombre@lirmm.fr

Robotique et agro-alimentaire (2)

� Robotique d’extérieur

Cueillette, pulvérisation, cultures de plein champs ou sous serres…

� Robots mobiles

� Robotique de manutention et logistique

Palettisation, emballage, préparation de commande, transitique…

� Robots manipulateurs de type industriels et AGV (chariots de manutention sans conducteur)

� Robotique de procédé

Découpe, désossage…

� Robots manipulateurs "intelligents" (avec capteurs extéroceptifs)

Robotique agro-alimentaire

1980

1990

2000

Page 2

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 :

Robotique agro-alimentaire : extérieur

Robotic Strawberry Harvester - Self-propelled, self-navigating harvester capable of picking ripe strawberries. Includes conveyor system andpacking support equipment (RoboticsHarvesting, Simi Valley, CA, USA, 2009)http://www.roboticharvesting.com/

� Problématiques :� Vision� Préhenseur

Page 3

Robotique et agro-alimentaire (5)

Robot forestier : ROFOR project(Séville, 1999)http://grvc.us.es/utiles/vistapro.php?tab=tnacional&idr=11

Autonomous crop treatment vehicle(Tillett & Hague, Beds, UK, 1996) : traitement phytosanitaire pour l’agriculture de précision http://www.thtechnology.co.uk/index.html

Moissonneuse robotisée (Row crop harvestingproject, CMU, Robotics Institute, Pittsburgh) http://www.rec.ri.cmu.edu/projects/auto_harvesting/

���� Robots de plein champ

� Problématiques� Localisation : caméra (si traces très

contrastées), laser, DGPS (précision décimétrique) (Cf système AUTOPILOT de CLAAS)

� Planification � Guidage (glissements...)

Robotique agro-alimentaire : extérieur

VineGuard : robot de pulvérisationhttp://www.tuvie.com/vineguard-futuristic-concept-robot-for-agriculture/

6

Guiding on a sloping groundDebain [96]

Automatic Guided Vehicles

Guiding on a flat groundDebain [96], Khadraoui [96]

Control laws for agricultural machines using vision

Page 4

7

Automatic Guided Vehicles

Lateral control with sliding using a unique CP-DGPS

Irregular ground context Lenain [05]

Sloping ground context Lenain [05]

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/

Robotique agro-alimentaire : extérieur

Page 5

Robotique et agro-alimentaire (9)

� Robotique d’extérieur

Cueillette, pulvérisation, cultures de plein champs ou sous serres…

� Robots mobiles

� Robotique de manutention et logistique

Palettisation, emballage, préparation de commande, transitique…

� Robots manipulateurs de type industriels et AGV (chariots de manutention sans conducteur)

� Robotique de procédé

Découpe, désossage…

� Robots manipulateurs "intelligents" (avec capteurs extéroceptifs)

Robotique agro-alimentaire

1980

1990

2000

Robotique et agro-alimentaire (10)

� Manipulation rapide : technologie des robots parall èles Delta

� Vision rapide pour saisir et orienter les objets ar rivant en vrac planaire

� Jusqu’à 100 m / mn

� Jusqu’à 2,5 cycles / sec.

Delfi, Demaurex-Bosch : pet food Delfi, Demaurex-Bosch : fruit sticks

Manutention et logistique

http://www.boschpackaging.com/demaurex/

Page 6

Robotique et agro-alimentaire (11)

� 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/

Ulixes, IMT robot AGhttp://www.ulixes.com/

10 m / sec.15 g4 cycles / sec. (25/700/25) avec 1kg1 rotation suppl.

Manutention et logistique

Delta +

1 rotation

Delta

Scara

Robotique et agro-alimentaire (12)

BA Systèmes, http://www.basystemes.com/

� Chargement de machines d’ensachage de fromage râpé

� 4 AGV, logistique + process (brassage du fromage pen dant le transfert)

� Localisation absolue par goniomètre laser tournant + réflecteurs catadioptriques fixes et odométrie (codeurs optiques sur les axes de traction et direction)

� Mesures : 6 Hz

� Précision : 1 cm au sol, 2,5 cm à 7 m

� Vitesse de 1 à 2 m/s

� Autonomie : 1 "faction" de 8h. Changement de batte rie automatique

� 3500 h/an pendant 10 ans

Evian

Manutention et logistique

Entremont

SODEBO : Préparation / conditionnement de

produits frais

Page 7

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

Manutention et logistique

Robotique et agro-alimentaire (14)

� Robotique d’extérieur

Cueillette, pulvérisation, cultures de plein champs ou sous serres…

� Robots mobiles

� Robotique de manutention et logistique

Palettisation, emballage, préparation de commande, transitique…

� Robots manipulateurs de type industriels et AGV (chariots de manutention sans conducteur)

� Robotique de procédé

Découpe, désossage…

� Robots manipulateurs "intelligents" (avec capteurs extéroceptifs)

Robotique agro-alimentaire

1980

1990

2000

Page 8

Robotique et agro-alimentaire (15)

Robotique agro-alimentaire : procédé

The Shear Magic robot (Univ. of Western Australia), 1979

http://kernow.curtin.edu.au/www/Agrirobot1/home.htm

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

Robotique agro-alimentaire : procédé

Page 9

Robotique et agro-alimentaire (17)

Robot de découpe de carcasse de porc (robot Kuka, Banss Meat Technologies) http://www.banss.de/

Robotique agro-alimentaire : procédé

Cellule robotisée DRIMB (robot Kuka, ALCI) http://www.alci.fr/

Voir Exposé de H. Turchi

Robotique et agro-alimentaire (18)

Projet SRDViand : robotisation de la mise en quartierdes gros bovinshttp://dream.univ-bpclermont.fr/srdviand/accueil.html

Robotique agro-alimentaire : procédé

� Partenaires � Labos : ADIV, LASMEA, LaMI, Clermont Ferrand� Equipementier : Couédic Madoré

� Financé par le FCE (Fond de compétitivité des entrepri ses)� 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 10

Robotique et agro-alimentaire (19)

� Coupe en Z

� Séparation de l’épaule

Robotique agro-alimentaire : procédé

Projet SRDViand

Crédit : M. Alric, ADIV

Robot ABB 6 ddl, vision + capteur d’effort, systèm e de contention

Robotique et agro-alimentaire (20)

Projet ANR ARMS : système multi-bras de séparation de muscles sur des pièces bovineshttp://www.lasmea.univ-bpclermont.fr/Control/arms/

Robotique agro-alimentaire : procédé

� 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 11

Robotique et agro-alimentaire (21)

Conclusion

� Robust growth in robot installations world-wide can be e xpectedbetween 2007 and 2009. The automotive industry is set to beginproduction of new model cycles, investments in emerging markets willcontinue, and installations in general industry - espec ially thepackaging industry, the food industry , the rubber and plastics industryand the machinery industry- will grow all over the world as a result oftechnical developments (Euron Research Roadmap, 2004, http://www.euron.org/)

� Nombreuses autres applications potentielles…

Robotique et agro-alimentaire (22)

Robotique agro-alimentaire

Exosquelette d’assistance, Tokyo University of Agriculture andTechnologyhttp://www.jorymon.com/robotic/agriculture-robot-by-shigeki-toyama/

Robots de traite de vaches :RDS Futureline : (S.A. Christensen, Danemark)http://www.youtube.com/watch?v=uCLd5_WBbkA

Juno : robot d’affouragement, (Lely, Hollande, 2009)http://www.youtube.com/watch?v=LxxhXioomG0

� … par exemple :

SlugBot : robot exterminateur de limaceshttp://www.wired.com/gadgets/miscellaneous/news/2001/10/47156

DeLaval (Suède) http://www.youtube.com/watch?v=oH0kCJGT7s0