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Pesticide-Free Robotic Control of Aphids as Crop Pests

Authors :
Virginie Lacotte
Toan NGuyen
Javier Diaz Sempere
Vivien Novales
Vincent Dufour
Richard Moreau
Minh Tu Pham
Kanty Rabenorosoa
Sergio Peignier
François G. Feugier
Robin Gaetani
Thomas Grenier
Bruno Masenelli
Pedro da Silva
Abdelaziz Heddi
Arnaud Lelevé
Leleve, Arnaud
Contrôle automatisé sans pesticides des pestes de l'agriculture - - GREENSHIELD2017 - ANR-17-CE34-0012 - AAPG2017 - VALID
Biologie Fonctionnelle, Insectes et Interactions (BF2I)
Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Ampère, Département Automatique pour l'Ingénierie des Systèmes (AIS)
Ampère (AMPERE)
École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST)
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
Greenshield
Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL)
Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
INL - Matériaux Fonctionnels et Nanostructures (INL - MFN)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
ANR
ANR Greenshield
ANR-17-CE34-0012,GREENSHIELD,Contrôle automatisé sans pesticides des pestes de l'agriculture(2017)
Source :
AgriEngineering, AgriEngineering, 2022, 4 (4), pp.903-921. ⟨10.3390/agriengineering4040058⟩, AgriEngineering; Volume 4; Issue 4; Pages: 903-921
Publication Year :
2022
Publisher :
HAL CCSD, 2022.

Abstract

International audience; Because our civilization has relied on pesticides to fight weeds, insects, and diseases since antiquity, the use of these chemicals has become natural and exclusive. Unfortunately, the use of pesticides has progressively had alarming effects on water quality, biodiversity, and humanhealth. This paper proposes to improve farming practices by replacing pesticides with a laser-based robotic approach. This study focused on the neutralization of aphids, as they are among the most harmful pests for crops and complex to control. With the help of deep learning, we developeda mobile robot that spans crop rows, locates aphids, and neutralizes them with laser beams. We have built a prototype with the sole purpose of validating the localization-neutralization loop on a single seedling row. The experiments performed in our laboratory demonstrate the feasibility ofdetecting different lines of aphids (50% detected at 3 cm/s) and of neutralizing them (90% mortality) without impacting the growth of their host plants. The results are encouraging since aphids are one of the most challenging crop pests to eradicate. However, enhancements in detection and mainly intargeting are necessary to be useful in a real farming context. Moreover, robustness regarding field conditions should be evaluated.

Details

Language :
English
ISSN :
26247402
Database :
OpenAIRE
Journal :
AgriEngineering, AgriEngineering, 2022, 4 (4), pp.903-921. ⟨10.3390/agriengineering4040058⟩, AgriEngineering; Volume 4; Issue 4; Pages: 903-921
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f9e226da902319a1204d590a2c01be1a
Full Text :
https://doi.org/10.3390/agriengineering4040058⟩