Etat de l'art - La place du robot dans l'agroalimentaire
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Atelier « La place du robot dans l’Agroalimentaire »
Quelques applications de Robotique en agro-alimenta ire
E. Dombre, [email protected]
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
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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
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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
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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
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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/
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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
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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
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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
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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
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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
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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