Les baies fraîches, congelées et transformées représentent une industrie de plusieurs milliards de dollars aux États-Unis. Rien qu'en Arkansas, les mûres fraîches contribuent à hauteur de 24,3 millions de dollars par an à l'économie de l'État. Mais ces baies délicates, généralement vendues en coquilles dans les supermarchés, doivent être récoltées à la main, ce qui représente un défi dans un contexte de pénurie de main-d'œuvre. Des chercheurs de l'université de l'Arkansas ont donc mis au point une nouvelle pince robotisée destinée à automatiser la récolte des mûres.
L'Office américain des brevets et des marques a délivré en avril un brevet pour l'invention intitulée "Soft Robotic Gripper for Berry Harvesting" (pince robotique souple pour la récolte des baies). La technologie a été mise au point par Anthony Gunderman, alors doctorant et aujourd'hui professeur adjoint au département d'ingénierie mécanique de l'université, en collaboration avec Yue Chen, ancien professeur de l'université (aujourd'hui à Georgia Tech) et Jeremy Collins, étudiant de premier cycle. Le brevet a été obtenu par l'intermédiaire de Technology Ventures, qui fait partie de la division de la recherche et de l'innovation de l'université.
© University of Arkansas
La pince comporte trois doigts souples et flexibles qui imitent le mouvement naturel d'ouverture et de fermeture d'une fleur de tulipe, un concept inspiré du biomimétisme. Chaque doigt est actionné par un système de type tendon utilisant des cordes de guitare pour se rétracter et saisir délicatement le fruit. Des capteurs de force placés au bout des doigts permettent de s'assurer que les baies sont cueillies sans être écrasées, ce qui évite les dommages et la réversion des drupelets rouges, deux facteurs qui réduisent l'attrait pour le consommateur et entraînent le rejet par le ministère américain de l'agriculture.
Pour calibrer la force de cueillette appropriée, les ingénieurs se sont associés à Adrea Myers, alors étudiante diplômée, et à Renee Threlfall, professeur agrégé de sciences alimentaires à la station d'expérimentation agricole de l'Arkansas. Des capteurs ont été fixés au bout des doigts de cueilleurs de mûres expérimentés afin d'enregistrer la pression optimale requise pour une récolte sans dégâts.
Alors que les fruits robustes comme les myrtilles et les poires sont déjà récoltés par des machines, et que des systèmes automatisés sont utilisés pour les mûres transformées, les mûres fraîches du marché dépendent encore du travail manuel. Avant que cette pince robotisée puisse être déployée dans les exploitations agricoles, elle doit être intégrée à des systèmes de vision par ordinateur et de positionnement afin de localiser et d'atteindre les baies sur la plante.
M. Gunderman pense que la main robotisée pourrait un jour surpasser la main humaine dans cette tâche spécifique. "Lorsque nous parlons d'une tâche spécifique, il est certainement possible de concevoir quelque chose de meilleur que la main humaine pour cette tâche spécifique", a-t-il déclaré. La pince offre également une certaine régularité, qui varie considérablement entre les cueilleurs novices et les vétérans.
Outre les mûres, la pince pourrait être adaptée à d'autres fruits mous comme les framboises. Elle a été testée sur divers objets, qu'il s'agisse d'objets rigides comme un bocal de poires ou une boîte de haricots, ou d'objets mous comme un paquet de chips ou un T-shirt. M. Gunderman note que la technologie peut également bénéficier aux personnes à mobilité réduite, ce qui laisse entrevoir un potentiel dépassant le cadre de l'agriculture.
Pour plus d'informations :
Andy Albertson
Université de l'Arkansas
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