Planification en Robotique Agricole*

I. Introduction

Planifier, c’est organiser à l’avance les actions nécessaires pour atteindre un objectif.

En robotique, cela permet au robot de décider quelle tâche réaliser et dans quel ordre. Des questions comme quel chemin suivre, quand lever ou abaisser les outils, ou comment franchir un obstacle trouvent leurs réponses grâce à la planification.

Ainsi, la planification rend le robot autonome et efficace dans ses actions.

Dans cet article, il s’agira de répondre à la question : comment se fait la tâche de planification pour un robot agricole ? Nous commencerons par proposer une classification des types de planification, ce qui nous permettra d’insister sur les deux principales méthodes : la planification offline et la planification online.

II. Les différents types de planification

Pour un robot, la planification peut se faire de deux façons différentes:

La planification offline : elle se réalise avant le début de la mission. Elle consiste à définir, à l’aide d’un support (par exemple un fichier), l’ensemble des opérations que le robot devra exécuter. Dans le cas d’un robot agricole, il s’agit par exemple de déterminer la trajectoire à suivre ainsi que les moments précis où les outils doivent être levés ou abaissés au cours du trajet. Comme l’illustre la Figure 1 ci contre, la mission est entièrement planifiée en amont, puis transmise au robot avant son exécution. À l’intérieur du robot, un bloc fonctionnel dédié est chargé d’interpréter cette planification et de la convertir en consignes pour le bloc de commande, qui pilote ensuite les actionneurs.

La planification online : elle s’effectue pendant l’exécution de la mission, alors que le robot est en action. Elle permet au robot de prendre des décisions en temps réel en fonction des informations issues de ses capteurs et de sa position actuelle. Grâce à ce mécanisme, le robot peut adapter sa trajectoire. Ce type de planification rend le robot plus flexible et autonome, capable de réagir dynamiquement aux changements de son environnement. Dans la représentation de la Figure 1 ci contre, le fichier de mission n’apparaît plus, puisque la mission est générée en temps réel. Le bloc de planification utilise des algorithmes spécifiques, comme l’algorithme A*, pour produire les éléments de planification (par exemple, la trajectoire à suivre). Ces éléments sont ensuite interprétés comme des consignes par le bloc de commande, qui pilote les actionneurs du robot.

Figure 1: Principe de la planification offline

La planification offline consiste à préparer la mission avant son exécution. La mission est définie à l’avance et transmise au robot via un fichier. Un bloc de planification est chargé d’interpréter la mission. Selon l’état du robot et son environnement, il génère des consignes qui sont ensuite envoyées au bloc de commande. Ce dernier se charge de calculer les commandes nécessaires pour atteindre les consignes et réaliser la mission.

III. Cas pratique d’une planification offline : le format JSONAgriFormat

Un exemple concret de planification offline en robotique agricole est le format de fichier JSONAgriFormat, développé par SABI AGRI.

Comme le montre la Figure 2 ci dessous , ce format de fichier permet de décrire entièrement la mission d’un robot agricole avant son exécution.

Il contient notamment :

la trajectoire à suivre,
la spécification des zones de travail, correspondant aux zones où les outils doivent être abaissés,
la vitesse d’avance dans ces zones,
la zone de géofencing, qui définit les limites géographiques à ne pas dépasser,
ainsi que diverses métadonnées relatives à la parcelle agricole.

L’ensemble de ces informations est structuré dans un format standard (le format JSON), facilitant ainsi l’échange et la compatibilité entre différents systèmes robotiques.

Figure 2 : Description du format JSONAgriFormat

Ce format permet de spécifier une trajectoire à suivre pour des opérations agricoles. Pour chaque point de la trajectoire, il est possible d’associer des informations supplémentaires, telles que :

la vitesse à ce point,
l’état des outils (abaissés ou relevés).

Le format permet également d’inclure des métadonnées, par exemple le nom de la parcelle ou d’autres informations pertinentes.

IV. Cas pratique de la planification online : l’Accord Robotique

Un exemple concret de planification online en robotique agricole est le concept d’accord robotique, développé par SABI AGRI.

Ce principe est similaire au concept de platooning, qui permet à plusieurs robots ou véhicules d’évoluer en essaim (swarm) de manière coordonnée.

Dans le cas de l’accord robotique, le robot est programmé pour suivre un tracteur conduit par un opérateur humain, soit en décalé, soit à la queue leu leu, dans le but d’augmenter le débit de chantier et d’optimiser les performances globales.

Comme l’illustre la Figure 3 ci dessous, le tracteur, équipé d’un système de localisation GNSS, est conduit manuellement.

Sa position est transmise en temps réel au robot suiveur, qui l’utilise pour générer sa propre trajectoire.

Ainsi, la planification du chemin à suivre par le robot s’effectue en temps réel, c’est-à-dire “online”, pendant la mission.

Accord robotique : Dans ce concept, la planification des tâches du robot s’effectue en temps réel pendant la mission. Le robot B exploite les informations transmises par le véhicule leader A, conduit par un humain,telles que sa position GPS, l’état de ses outils, et d’autres paramètres, afin de planifier ses propres actions : trajet à suivre, gestion des outils, etc.

Figure 3: Accord robotique

Dans ce concept, la planification des tâches du robot s’effectue en temps réel pendant la mission. Le robot B exploite les informations transmises par le véhicule leader A, conduit par un humain,telles que sa position GPS, l’état de ses outils, et d’autres paramètres, afin de planifier ses propres actions : trajet à suivre, gestion des outils, etc.

V. Conclusion

Pour conclure, la planification constitue une étape essentielle en robotique agricole, car elle contribue directement à l’autonomie et à l’efficacité des robots.

Cette planification peut être réalisée de deux manières :

De façon offline, avant le début de la mission, à travers un fichier de description tel que le JSONAgriFormat, développé par SABI AGRI, qui permet de définir l’ensemble des paramètres de la mission.

De façon online, comme dans le cas de l’Accord Robotique, également développé par SABI AGRI, où le robot planifie son chemin en temps réel en se basant sur les déplacements d’un tracteur conduit manuellement.

Ainsi, ces deux approches illustrent la complémentarité entre préparation anticipée et adaptation dynamique, deux piliers fondamentaux de la robotique agricole moderne.

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