Comment la robotique autonome et l'IA peuvent-elles soutenir l'agriculture dans des environnements complexes ? Florian Philippe, doctorant CIFRE à Englab, explore des solutions concrètes grâce à la recherche appliquée dans les domaines de la navigation hors route et de l'agriculture de précision.
Pour nous, l'innovation ne se limite pas aux projets des clients : elle est également vécue en interne, notamment à travers les thèses CIFRE menées par certains de nos collaborateurs. Florian Philippe est l'un d'entre eux. Sa carrière chez T&S a débuté en 2020 par un stage de fin de bac+3 sur les tests du système Bosch Park Assist, réalisé sur le site d'essais de Daimler (supervisé par Maxime Lordier). En 2022, il réalise un stage de fin d'études (master) consacré à l'analyse des données LiDAR pour la cartographie environnementale et le freinage d'urgence (sous la supervision de Matthias Spisser). Depuis octobre 2022, il travaille sur une thèse CIFRE passionnante à l'intersection de la robotique, de l'intelligence artificielle et de l'agriculture, en partenariat avec T&S et également supervisée par Matthias Spisser. Son doctorat sera terminé en décembre 2025.
Tout a commencé à la fin de son stage de fin d'études chez Innolab, où Florian a participé à des projets liés à navigation autonome. Une idée a rapidement germé : et si la robotique pouvait répondre aux défis du monde agricole ?
« Pourquoi travailler sur la sécurité de la navigation des véhicules tout-terrain autonomes non supervisés dans des environnements arborés ? [...] Le secteur agricole souffre d'un manque de main-d'œuvre et les tâches sont répétitives et difficiles. Nous cherchons à résoudre ces problèmes grâce à la robotisation. » — Florian Philippe
Cela l'a conduit à sa thèse, co-créée avec Matthias Spisser (T&S) et Jean-Philippe Lauffenburger (IRIMAS, EA 7499), qui a exploré des solutions de navigation adaptées aux environnements semi-structurés tels que les vergers et les vignobles. Ce défi était très différent des problèmes traditionnels liés à la route.
Florian s'appuie sur notre Robot KIPP, équipé de capteurs : lidar, caméras RGB-D, caméras multispectrales, caméras thermiques, etc. L'objectif est de permettre au robot de mieux comprendre son environnement afin de décider de ses actions futures.
« Aujourd'hui, les outils d'analyse tels que LACS ne prennent en compte que les informations géométriques. [...] Nous cherchons donc à utiliser d'autres méthodes pour prendre en compte la nature des éléments rencontrés dans cet environnement. » — Florian Philippe
Sa méthodologie est claire : combiner les données aériennes (objets végétaux et non végétaux) et les données du sol (qualité du terrain) pour établir l'itinéraire le plus fiable et le plus économique possible pour le robot. Cette approche combine la modélisation, le terrain et parfois... l'inattendu.
« Tout peut arriver en matière d'expérimentation. C'est ce qui nous pousse à toujours être vigilants. » — Florian Philippe
Parmi les contributions majeures de cette thèse :
• L'utilisation innovante de caméras multispectrales pour détecter la végétation de près, au sol.
• L'évaluation des méthodes de segmentation non basées sur l'IA supervisée, qui sont plus robustes dans des contextes peu documentés.
• Le développement d'un outil d'annotation multimodale permettant de croiser les informations provenant de différents capteurs.
L'un des plus grands obstacles rencontrés ? L'absence de bases de données publiques adaptées au monde agricole.
« Bien que l'environnement routier soit bien desservi, l'environnement agricole manque clairement de jeux de données publics. Nous devons souvent les créer nous-mêmes. » — Florian Philippe
Dans le même temps, Florian et nos équipes ont dû gérer la logistique complexe des essais sur le terrain, parfois éloignés, tout en garantissant une puissance de calcul suffisante pour prendre des décisions en temps réel.
Au-delà de la navigation autonome, l'une des principales contributions de la robotique agricole réside dans sa capacité à effectuer des inspections régulières des cultures. Grâce à des capteurs embarqués (caméras multispectrales, caméras thermiques, etc.), les robots peuvent suivre l'évolution de la santé des plantes, détecter les premiers signes de stress ou de maladie, et ainsi promouvoir des interventions plus ciblées et rationnelles.
« Il ne s'agit pas seulement d'avancer dans un domaine, mais de comprendre ce qui s'y passe. En identifiant les anomalies plus tôt, nous pouvons agir localement avec des traitements plus légers, voire même éviter certains traitements. » — Florian Philippe
Cette fonction d'inspection s'inscrit pleinement dans les défis actuels auxquels le monde agricole est confronté. Alors que la récente adoption de la Loi Duplomb, et en particulier la réintroduction conditionnelle du pesticide acétamipride, un néonicotinoïde controversé, a relancé le débat sur l'utilisation des intrants, la robotique propose une alternative complémentaire : réduire les traitements chimiques en s'appuyant sur des données objectives et continues issues du terrain.
En s'intégrant aux pratiques agricoles, ces technologies pourraient ainsi concilier performance économique, efficacité opérationnelle et respect de l'environnement, fournissant des outils concrets pour la transition agroécologique.
La thèse de Florian est presque terminée, mais elle ouvre déjà de nombreuses nouvelles possibilités, notamment dans les domaines de la géolocalisation sans GPS et de l'utilisation judicieuse de l'intelligence artificielle.
« Une thèse ouvre souvent plus de portes qu'elle n'en ferme. » — Florian Philippe
Florian prévoit de poursuivre indirectement ses travaux, cette fois en encadrant une nouvelle thèse AID (soutenue par le ministère des Armées), récemment approuvée en partenariat avec le laboratoire DRIVE de Nevers. Son ancien stagiaire, Titouan Leost, reprendra cette thèse, qui portera sur la mise en œuvre de solutions d'analyse de passabilité en intégrant des modules d'IA dans des environnements non structurés, avec une application concrète dans un contexte de défense. Il s'agit d'une prochaine étape logique, qui prolonge l'ambition initiale : rendre la robotique utile et pertinente, non seulement pour le monde agricole, mais également pour des secteurs tels que la construction et la défense.
Le succès de cette thèse repose également sur un écosystème stimulant : les équipes d'Innolab, le soutien du IRIMAS laboratoire, échanges avec l'INRAE et collaboration avec des agriculteurs partenaires.
« Un doctorant n'est jamais seul. Le laboratoire m'aide à encadrer scientifiquement la recherche, tandis que l'entreprise connaît le marché et ses besoins. » — Florian Philippe
Cette thèse incarne parfaitement l'esprit de notre centre de R&D : allier rigueur scientifique, expérience pratique et utilité concrète. Il montre également comment une entreprise peut être un terreau fertile pour la recherche en soutenant des projets à fort potentiel sociétal.
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