Vinerobot : Surveillance en temps réel du vignoble avec capteurs non invasifs

Abstract

In the last decades, the remarkable development of new technologies and the growing demand for greater competitiveness and sustainability have led to a great interest in precision viticulture, which proposes a differentiated agronomic management of vineyards based on the spatial-temporal variability of vegetative development, production, and quality of the grapes. A forefront and sustainable viticulture requires objective and continuous monitoring of key parameters for rational decision making. In this context, the first prototype of a novel use-case agricultural robot which will be equipped with several non-invasive sensing technologies is presented to monitor key agronomical and physiological parameters of the vineyard, such as vegetative growth, nutritional status and grape composition. This unmanned ground vehicle (UGV) is deployed with the aim of providing fast and accurate information to grape growers in order to optimize vineyard management and to improve grapes and composition and quality of wines. The integral monitoring of the vineyard over the entire season is intended, by placing the ground robot along the vineyards. The robot will incorporate an integrated sensing system that includes machine vision, fluorescence-based sensors and NIR spectroscopy devices. Canopy and fruit images and sensor data will be acquired on-the-go and processed in real time through customized map-building algorithms, displaying final maps in smart phones and other devices by grape growers and other end-users. Precision viticulture will capitalize from the scouting robot capabilities of not only being endowed with several non-invasive techniques to sense and assess crop status, but also with key data to allow for vineyard management, decision-making and forecasting solutions.

Keywords : precision viticulture, non-invasive sensing, nutrient status, grapevine water status, grape composition

Résumé

Au cours des dix dernières années, le développement fulgurant des nouvelles technologies et la demande toujours plus grande de compétitivité et de rentabilité, se sont traduits par un intérêt croissant pour de la viticulture de précision (PV). La PV permet une conduite agronomique modulée du vignoble, basée sur la variabilité spatio-temporelle du développement végétatif, de la quantité et de la qualité de la récolte. Une viticulture durable et de premier rang a besoin d’un tableau de bord objectif et continu basé sur des indicateurs clés afin de mieux adapter les prises de décisions. Dans ce contexte, le premier prototype de robot agricole modulable et équipé de différentes technologies non-invasives de détection est maintenant d’actualité. Capable de suivre finement les paramètres agronomiques et physiologiques du vignoble (croissance de la végétation, statut nutritionel, composition des grappes), ce Véhicule Terrestre Autonome (Unmanned Ground Vehicle - UGV) est envoyé sur le terrain avec pour objectif de fournir des informations peu couteuses, rapides et précises aux vignerons, afin d’optimiser la gestion du vignoble et d’améliorer la composition des grappes et la qualité du vin. En déployant le robot terrestre dans les vignes, il pourra surveiller l’ensemble du vignoble tout au long de la saison. Le robot sera équipé d’un système intégré de détection, notamment de vision artificielle, de capteurs basés sur la fluorescence et la thermographie ou d’appareils utilisant le proche infrarouge. Les images de la canopée et les données des capteurs seront acquises et traitées en temps réel à travers des algorithmes de construction de cartes paramétrables qui seront affichées sur les smartphones des vignerons et autres utilisateurs. La viticulture de précision capitalisera sur les capacités d’exploration du robot, non seulement parce qu’il est doté de plusieurs techniques non-invasives de mesures et d’évaluation de l’état de la récolte, mais aussi parce qu’il sera capable de déterminer des données clés pour la conduite du vignoble, la prise de décision et la prévision de ces solutions.

Mots-clés : viticulture de précision, technologies non-invasives de détection, statut nutritionnel, statut hydrique de la vigne, composition des baies