Robotic harvesting of citrus: state of art and development of the French Spanish Eureka project

Economic analysis show the interest of a cost effective robot for Citrus harvesting, with respect to the growing lack of skilled personal in producing countries such as Spain. The Eureka project CITRUS, which involves French and Spanish R&D institutions or companies, has been concerned since 1987 with the development of such a robot, able to pick oranges individually with a robotic arm guided by a colour machine vision system. After a first phase (1987-1990) which has demonstrated the feasibility of the basic concepts, the challenge was then to combine and improve the previous results in order a reliable and cost effective agricultural harvesting machine. Therefore, several prototypes have been successively designed and tested in the field during last years. This paper describes the present state-of-art in this development, including : - orange detection and recognition machine vision system - robotic arm control and mechanical picking device - optimisation of the machine architecture with respect to the orange tree and orchard structures - self-guidance in the orchard alleys. As a conclusion, remaining problems and improvement directions are discussed. / L'analyse économique montre l'intérêt d'un robot pour la récolte des agrumes compte-tenu de la pénurie croissante de main d'oeuvre spécialisée dans des pays producteurs tels que l'Espagne. Le projet Eureka CITRUS, qui réunit des industriels et des instituts de recherche français et espagnol, s'intéresse depuis 1987 au développement d'un tel robot, capable de cueillir des oranges une à une à l'aide d'un bras manipulateur piloté par un système de vision couleur. Après une première phase (1987-1990) qui a démontré la faisabilité des concepts de base, le défi a été d'améliorer et d' intégrer les résultats obtenus pour aboutir à une machine agricole de récolte robuste et rentable. Ce papier décrit l'état de l'art actuel, concernant les aspects suivants : - détection et reconnaissance des fruits par vision artificielle - architecture-contrôle du bras et outil terminal de cueillette - optimisation de l'architecture machine par rapport à la structure des arbres et des vergers - autoguidage dans les allées fruitières. En conclusion, les problèmes résiduels et les voies d'amélioration sont discutés.