Épreuve de sciences de l'ingénieur - juin 2019 - Métropole

Les maraîchers, producteurs de légumes, ont besoin de désherber leurs champs pour garantir la qualité des récoltes. Une solution consiste à utiliser des herbicides, une autre à désherber mécaniquement.
L'opération de désherbage mécanique, appelée binage, ameublit la couche superficielle du sol autour des plantes cultivées à l'aide d'un soc, lame métallique passée à quelques centimètres sous la surface du sol.
L’utilisation des herbicides a un certain nombre d’inconvénients bien connus :

• impact écologique négatif ;
• exposition des agriculteurs à des produits nocifs ou potentiellement nocifs ;
• rejet de CO2 par les tracteurs pour les plantations sous serre ;
• compactage des sols par le passage des tracteurs.

Le désherbage mécanique, lorsqu'il est réalisé manuellement, a aussi ses inconvénients :

• risque important d'apparition de troubles musculo-squelettiques (TMS) qui touchent les membres et le tronc et se manifestent par des douleurs et des lourdeurs articulaires ;
• temps des travaux et coûts importants.

La société Naïo propose, pour effectuer le désherbage mécanique de légumes en planche, un robot autonome appelé robot DINO, objet de l'étude.

Les objectifs de l'étude qui suit sont :

• la pertinence de l'utilisation du robot DINO;
• les solutions mises en oeuvre pour satisfaire les trois contraintes suivantes:   
                 1- bon parallélisme du porte-outils par rapport au plan des roues ;
                 2- effort d'amorçage suffisant afin d'assurer la pénétration des socs dans le sol en début de planche ;
                 3- positionnement latéral des outils de binage suffisamment précis et rapide.

3-Contenu du sujet

Pour une lecture rapide du sujet suivre ce lien.

Ce sujet comporte 5 parties :

1. Analyse du besoin
   • ​Objectif de cette partie : Justifier la pertinence de l’utilisation du robot DINO par un maraîcher.
2. Gestion du positionnement des socs de binage
   • ​Objectif de cette partie : Assurer un parallélisme de qualité du porte-outils avec le plan des roues motrices pour différentes hauteurs du passe-pied.
3. Dispositif de maintien du contact entre la roue du soc et le sol
   • ​​Objectif de cette partie : Valider que l'action de la roue sur le sol permet d'amorcer le binage.
4. Gestion de l’alignement latéral des socs de binage
   • ​​Objectif de cette partie : Vérifier les performances du dispositif de positionnement latéral rapide des socs de binage.
5. Synthèse
   • ​Objectif de cette partie : Conclure sur la pertinence économique, écologique et technique de la mise en oeuvre du robot DINO.