Robotic weed control using machine vision
Désherbage robotisé basé sur la vision numérique
Résumé
The purpose of this work is to present a non-chemical weed controller for vegetable crops derived from a cooperative French Spanish project. One of the major efforts of this project is related with working in a natural, complex environment and the similarity between the weeds and the vegetable crop, which makes locating the weeds difficult. The robotic arm presents a parallel structure with six degrees of freedom, and due to its light structure, it is capable of reaching high accelerations. The end-effector has an electrode powered by a set of batteries and kills the weeds by producing an electrical discharge of 15 000 V. All the subsytems of the machine communicate through a controller area network (CAN) bus. There are two vision systems mounted on the machine. The first one is placed at the front of the robot to acquire and analyse field images, in order to detect weeds and send their coordinates to the robotic arm control. The second camera is placed close to the electrode, and its mission is to correct inertial perturbations by relocating every individual weed detected by the first vision system. The successful performance of this new concept of precise non chemical weeding has been demonstrated in a lettuce crop in Valencia, Spain.
Cet article présente une machine de désherbage non chimique pour le maraîchage, résultat d'un projet franco-espagnol. Une des principales difficultés de ce projet était liée à l'environnement de travail et aux similarités entre les mauvaises herbes et la culture, ce qui rend difficile la localisation des adventices. Le bras robotisé présente une structure parallèle à six degrés de liberté, et grâce à sa légèreté, est capable d'atteindre de grandes accélérations. L'actuateur terminal possède une électrode alimentée par batteries et détruit les adventices par une décharge électrique de 15 000 V. Tous les sous systèmes de la machine communiquent par l'intermédiaire d'une réseau de terrain (CAN). Deux systèmes de vision sont montés sur la machine. Le premier, placé en tête, acquiert et analyse des images du champ, de manière à détecter les adventices et envoyer leurs coordonnées au système de contrôle du bras. Le deuxième, placé à côté de l'électrode, a pour mission de corriger les perturbations inertielles en re-localisant chaque mauvaise herbe détectée par le premier système. Les performances de ce nouveau concept de désherbage non chimique ont été démontrées dans une culture de laitues à Valencia, Espagne.