Instar Robotics est une jeune start-up créée en 2018 par Pierre Delarboulas et Adrien Jauffret. Ces deux docteurs en Intelligence Artificielle et Robotique sont tombés depuis longtemps dans la marmite de la robotique. Leur vocation ? La Robotique Utile, celle qui assiste l’homme au quotidien et remet l’humain au cœur de son métier.
Très tôt, ils ont eu envie de travailler dans le secteur agricole. Il représente en robotique de nombreux défis techniques. Les conditions extérieures sont extrêmement variées et changeantes (environnement, météo, sol…). Il faut donc concevoir des robots adaptables, flexibles et fiables.
Ils ont beaucoup prospecté ce secteur pour trouver LE besoin. Leurs multiples rencontres les ont emmenés vers le secteur horticole et là, le déclic : le transport de plantes en pot. C’est est une tâche largement manuelle, répétitive, pénible physiquement. De plus, elle est majoritairement réalisée par des saisonniers, de plus en plus difficiles à recruter, justement à cause de la pénibilité du travail. Tous les ingrédients étaient donc réunis pour développer une solution robotique soulageant les manutentionnaires.
Parmi les tâches des pépiniéristes, deux sont particulièrement critiques pour la qualité des plantes : le resserrage et le distançage. La première intervient au début de la plantation afin d’optimiser la surface disponible. Lors de la phase de préparation de la plante et d’empotage, les pots sont rassemblés côte à côte, « en carré », sur des « planches », pour une première étape de pousse. Après un certain temps, les pots sont ensuite transportés un par un pour être distancés les uns des autres à un autre endroit de l’exploitation. Les plantes peuvent alors correctement se développer et éviter la propagation des maladies. Les exploitations font parfois des centaines d’hectares, pour plus de 100000 pots, et jusque 10kg par pot. On peut donc imaginer combien cette tâche très répétitive a tout intérêt à être automatisée. Et la filière était très en demande !
La conception d’un petit robot autonome prenait ainsi tout son sens pour aider les horticulteurs et pépiniéristes à transporter les pots d’un point A à un point B au sein de l’exploitation, pour les rassembler ou les éclater. Trooper a donc vu le jour.
La problématique de la perception de l’environnement s’est vite posée. Le robot doit :
Le choix de la technologie LiDAR-3D a été évident. En plus, il était nécessaire d’avoir des capteurs de qualité, robustes et polyvalents, qui de surcroît fonctionnent en extérieur. De nombreux tests ont été effectués auprès de différents fournisseurs. Pour SICK, c’est le LiDAR-3D MRS1000 qui a été testé et qui s’est imposé. Sa performance et son rapport qualité-prix ont convaincu Pierre Delarboulas que c’était le produit qui répondait à tous les critères requis.
Le MRS1000 est un capteur multicouches, « c’est les yeux du Trooper » explique Pierre Delarboulas. Il génère un nuage de points qui donne la distance à l’objet pour le calcul de trajectoire et permet de modéliser les formes pour la reconstruction des objets. Un algorithme développé par Instar Robotics se charge de reconnaître les objets en recherchant les cercles (donc les pots) reconstruits par le nuage de points et les 4 couches du LiDAR.
La réflectance de l’objet est aussi prise en compte directement par le LiDAR pour une meilleure discrimination des objets selon leur couleur. Cela booste la réactivité du robot pour prendre la bonne décision et interagir avec l’environnement à bon escient.
Il aura fallu 4 ans de mise en place entre le 2nd prototype et la version d’aujourd’hui. L’an dernier a été consacré à l’industrialisation et le Trooper est entré en phase de commercialisation depuis l’automne 2022.
Les facteurs clés de succès de ce projet tiennent beaucoup à la performance du capteur 3D MRS1000. Ce LiDAR 3D détecte et mesure les objets dans un champ de vision à 275°. Grâce à la mesure simultanée sur 4 plans (ou couches) différents, le MRS1000 réalise une reconnaissance détaillée des objets et le suivi de la direction du mouvement. Par ailleurs, il est taillé pour l’extérieur : son boîtier robuste est résistant à la poussière, à la chaleur et à l’humidité ; et grâce à la technologie HDDM+ il est particulièrement fiable et performant même en cas de brouillard ou de forte luminosité, et ce pour la mesure sur de petites ou grandes distances. Facile à paramétrer, simple à prendre en main, il a aussi la requise pour Instar Robotics, car il réalise à lui seul l’ensemble des tâches critiques de l’application.
Les horticulteurs sont unanimes : « il y a un avant et un après Trooper » explique Pierre Delarboulas. C’est vraiment une rupture positive. Il existe une véritable pénurie de main d’œuvre dans ce secteur, à cause principalement de la pénibilité des tâches de resserrage et de distançage. Avec le robot, les équipes sont soulagées et peuvent se consacrer à d’autres tâches plus valorisantes, motivantes et à plus forte valeur ajoutée, avec davantage temps et de sérénité.
Côté productivité, c’est aussi un pari réussi. Le robot n’est jamais fatigué, il travaille par tous les temps et la précision de son exécution optimise le rangement des pots. Les gains de surface d’exploitation sont de 15%.
Il faut environ 4 à 5 ans pour rentabiliser l’investissement d’un Trooper selon le taux d’occupation de la machine. Dans le cas d’investissement dans le domaine agricole, ce temps est assez court.
Tels sont les mots de Pierre Delarboulas concernant les équipes commerciales et techniques SICK. Dès le début des tests du MRS1000, il y a eu des échanges sur les bonnes pratiques. Le Trooper a été construit dans une démarche incrémentale, en amélioration continue. Par exemple, de par sa position sur le robot, le capteur était au départ très exposé aux conditions extérieures (pluie, terreau). Il fallait le protéger au moyen d’une casquette sur-mesure. Un audit avec les équipe SICK a été conduit pour concevoir la protection la plus compacte et arriver à d’encore meilleures performances. La relation s’est déroulée dans une grande satisfaction réciproque.
Les perspectives de nouveaux produits ne manquent pas ! Trois outils sont en développement pour compléter les compétences du Trooper et répondre au problème de main d’œuvre du secteur horticole :
Pour ces prochains chantiers, Instar Robotics attend avec impatience la sortie du nouveau LiDAR 3D multicouche multiScan100. Avec sa vue à 360° en horizontal et à 65° en vertical et ses 16 plans d’analyse, le multiScan génère jusqu'à 648 000 points de mesure par seconde. Autant dire qu’il est d’une précision redoutable ! Il est de plus doté de la technologie multi-échos et de la mesure de la contamination, ce qui lui permet de fonctionner en extérieur et d'être utilisé dans des environnements difficiles. Tout ce qu’il faut pour le Trooper. Enfin, il utilise des fonctions logicielles telles que les ensembles de filtres afin de pré-traiter les données.
