Agriculture verticale automatisée par robotique et vision par ordinateur

Un système de culture verticale combinant robotique, vision par ordinateur et capteurs pour automatiser les opérations agricoles.

STADE
Prototype testé
PROTOTYPE
Impression 3D
MATURITÉ
TRL 4
ANNÉE
2025
Prototype de culture verticale avec étagères rotatives, mécanisme robotisé et équipements de suivi des plantes.
100%Semis, irrigation, suivi et récolte.
100%Raspberry Pi pour le traitement et Arduino pour la commande.
85%Humidité du substrat, température et humidité de l’air.
Axes de déplacement / Motion axes 100%
Le rapport décrit des essais de semis, d’irrigation et de collecte. Les performances chiffrées et les économies de ressources restent à préciser à partir du protocole d’essai, du nombre de répétitions et des données mesurées.
LE DÉFI

Dans les régions arides, produire des cultures nécessite de composer avec le manque d’eau, la disponibilité limitée des terres cultivables et des conditions climatiques contraignantes. La culture verticale permet d’exploiter la hauteur, mais les opérations de semis, d’irrigation, de suivi et de récolte restent complexes à coordonner. Le défi de ce projet est de réunir ces fonctions dans un système automatisé, compact et pilotable depuis une interface commune.

NOTRE SOLUTION

Le projet associe des étagères de culture verticales rotatives à un mécanisme robotisé à deux axes. La rotation des étagères présente les zones de culture au mécanisme, qui se positionne selon des coordonnées programmées pour effectuer les opérations agricoles.

Un Raspberry Pi assure le traitement des images et la gestion de l’interface, tandis qu’un Arduino pilote les moteurs et acquiert les données des capteurs. La vision par ordinateur, développée avec OpenCV, sert au repérage des emplacements de plantation et au suivi de la croissance. L’ensemble vise à automatiser le cycle de culture, du semis à la récolte, dans une enceinte contrôlée.

FONCTIONNEMENT
  1. 01ParamétrageL’utilisateur sélectionne les emplacements et les opérations à réaliser depuis l’interface graphique.
  2. 02Positionnement et semisLes étagères présentent la zone ciblée et le mécanisme robotisé se positionne pour distribuer les graines.
  3. 03IrrigationLe système adapte l’arrosage à partir des données des capteurs et des paramètres de culture.
  4. 04Suivi des plantesLes images et les mesures environnementales permettent de suivre la croissance et de repérer les emplacements disponibles.
  5. 05RécolteLe dispositif prévoit l’identification des plantes arrivées à maturité puis leur collecte par le mécanisme robotisé.
CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES
TraitementRaspberry Pi et programmation Python.
CapteursMesure de l’humidité du substrat, de la température et de l’humidité de l’air.
InterfaceInterface graphique développée avec Tkinter.
ConceptionModélisation mécanique sous Solidedge.
TECHNOLOGIES
Robotique · Vision par ordinateur · Arduino · Raspberry Pi · Python · OpenCV · GRBL · Tkinter · Onshape · Moteurs pas à pas
NIVEAU DE MATURITÉTRL 4 — Validé en laboratoire4 / 9
GALERIE

Le projet en images

VIDÉO
PERSPECTIVES

Prochaines évolutions

  • Évaluer le système sur plusieurs cycles de culture et différentes espèces végétales.
  • Mesurer la consommation d’eau, d’énergie et le temps nécessaire à chaque opération.
  • Améliorer la détection des stades de croissance et explorer l’identification des maladies par apprentissage automatique.
  • Étudier l’alimentation solaire et le passage à une capacité de production supérieure.

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