CONCOURS GÉNÉRAL DES LYCÉES - SESSION 2022 

2I2D / Ingénierie, Innovation et Développement Durable

terminale série STI2D / Durée : 5 heures

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1. Option Architecture et construction : Matière : ARCO

2. Option Energies et environnement : Matière : ENEN

3. Option Innovation technologique et éco-conception : Matière : ITEC

4. Option Systèmes d’information et numérique : Matière : SINU

Mise en situation

Le  Plan  Agriculture-Innovation  2025  souligne  l’importance  du  développement  de technologies  et  d'outils  en  lien  avec  l’agriculture  numérique  pour  contribuer  à  la transformation de l’économie rurale. Le plan de recherche-développement Ecophyto II fixe, quant à lui, des objectifs de réduction des produits phytopharmaceutiques de 50% pour 2025.
 
De nombreux projets de recherche sont menés notamment en collaboration avec des industriels  du milieu agricole. Afin de réduire le nombre d’heures de travail par semaine et faciliter les conditions de travail, de nombreuses  tâches  vont  être  automatisées.  C’est  pourquoi  les  enjeux  de  la  robotique agricole sont importants et nécessaires.
De la spécificité des robots des champs

C’est en réponse à ces enjeux que des chercheurs des centres INRAE de Clermont-Ferrand et de Montpellier se sont lancés en 2014 dans le projet Adap2E. Leur but est de concevoir un robot reconfigurable pour s’adapter à la diversité des tâches agricoles, plus particulièrement la viticulture, un des secteurs agricoles aux contraintes les plus complexes (pénibilité, variabilité des types de parcelles et des opérations culturales).  

Expression du besoin

La solution doit répondre aux attentes des viticulteurs pour le traitement des parcelles et la collecte d’informations visuelles sur la santé du cépage.

Objectif : Il s’agit d’accroître l’efficience des opérations agricoles, tout en préservant l’environnement.

L’étude suivante doit permettre de vérifier la conformité des performances du robot Adap2E aux exigences du cahier des charges.

Travail demandé

Partie 1 : analyse du contexte socio-économique

Objectif :   Cette partie a pour objectif d’identifier les enjeux d’une agriculture robotisée

Partie 2 : étude du suivi de trajectoire

Objectif :   Le suivi de trajectoire par le robot Adap2E impose le contrôle de plusieurs paramètres comme la rotation et l’orientation des roues. Dans cette partie, il s’agit de vérifier si les solutions techniques choisies permettent le suivi de la trajectoire comme spécifié dans le cahier des charges.

Braquage des roues

Transmettre l’information « orientation des roues »

Asservissement en position angulaire du moyeu d’une roue

Déplacement en ligne droite du robot

Acquisition de l’information « fréquence de rotation des roues »

Partie 3 : étude du moyen de stockage et des conséquences mécaniques

Objectif :   Le robot Adap2E doit être autonome pour assurer une journée de travail.

Pour cela il doit embarquer une quantité d’énergie suffisante. Dans cette partie il s’agit  dans  un  premier  temps  de  caractériser  la  batterie  utilisée,  puis  de
dimensionner la capacité de cette batterie nécessaire pour que le robot puisse fonctionner sur une journée de travail en autonomie.

Structure des accumulateurs

Dimensionnement du bloc batterie

Partie 4 : non renversement et adhérence de Adap2E

Objectif  : Dans cette partie il s’agit de définir le bon positionnement du  bloc  batteries  afin  de  limiter  les  risques  tels  que  le  renversement  et  le décrochage.

Modélisation utilisée pour cette partie

Condition de non-renversement :

Condition d’adhérence (non-décrochage) :

Aspect statique

Aspect dynamique

Position du bloc batteries sur le robot Adap2E

Partie 5 : étude du dispositif d’analyse vidéo 

Objectif  : Dans  cette  partie,  il  s’agit  de  vérifier  les  exigences  du cahier des charges liées à la détection vidéo et le traitement des données.

Détection des zones à traiter

Traitement des données

Passage en Niveau de gris

Filtre de Contour

Réglage des seuils de sensibilité