Même les vaches ont des émotions et une vache heureuse est une meilleure productrice de lait qu'une vache stressée. Mais comment les producteurs laitiers lisent-ils un bovin individuel non connu pour son expression faciale parmi un troupeau de jusqu'à 10, 000 ?

Richard Voyles, professeur à l'Institut polytechnique Purdue, estime que l'intelligence artificielle et la robotique pourraient être la clé pour fournir aux producteurs laitiers des données détaillées sur l'état de leur troupeau, y compris la maladie ou l'anxiété.

« Dans l'agriculture, nous ne nous soucions pas des épis de maïs ou des grains de blé par rapport à un champ entier, " at-il dit. "Mais nous nous soucions des vaches ou des porcs individuels. Chaque animal mange différemment et tombe malade différemment.

"Le fait est, bien traiter les animaux augmente la productivité jusqu'à 15 %. C'est une augmentation substantielle."

Voyles collabore avec des collègues ingénieurs et agronomes de Purdue et de deux autres universités sur deux projets de recherche visant à fournir aux éleveurs et aux éleveurs laitiers une mine de nouvelles informations sur leurs troupeaux. Les deux projets ont reçu un financement du département américain de l'Agriculture.

Contrairement à un champ de maïs, il est difficile de déterminer la santé d'un troupeau de vaches simplement en les survolant avec un drone. Dans cet esprit, Voyles examine le problème à l'envers en utilisant des pilules robotiques ingérées par les vaches.

Les petits robots sont mobiles, permettant le mouvement entre chacune des quatre chambres de l'estomac chez une vache.

"C'est là que l'IA entre en jeu, " a-t-il dit. " Nous devons être capables de déplacer ces robots afin que nous ayons une idée à tous les niveaux de ce qui se passe là-dedans pour vraiment comprendre les choses. "

Les prototypes sont plus grands et en polymères, donc à ce stade, ils ne se dissolvent pas dans les acides gastriques. On s'attendrait à ce que de telles pilules soient transmises par les humains. Mais les animaux comme les vaches obtiennent des nutriments à partir d'aliments à base de plantes en les faisant fermenter dans un estomac compartimenté avant la digestion. Donc solides, au lieu d'être dépassé, sont régurgités et mâchés à nouveau.

Des chercheurs, y compris les zootechniciens, travaillent avec Voyles, à la recherche d'une nouvelle méthodologie de locomotion pour les robots. Ils doivent être de très faible puissance et s'appuyer sur une détection externe, une alimentation et une recharge.

Les organes internes d'une vache rendent le mouvement - ou simplement rester dans l'une des chambres de l'estomac - une proposition difficile.

« Les estomacs de vache subissent constamment des contractions et déplacent des choses à mesure qu'ils convertissent les protéines indigestes en protéines digestibles, " a déclaré Voyles. "Nous devons vraiment rester à l'intérieur de la chambre de l'estomac parce que c'est très complexe, très stratifié. Mais ce qui se passe, c'est que la pilule finit toujours au mauvais endroit si elle n'est pas robotique."

Voyles est à la tête du Collaborative Robotics Lab à Purdue, concentrant ses recherches sur de nouveaux mécanismes robotiques, capteurs, logiciel auto-adaptatif et contrôles en temps réel. Initialement tourné vers la robotique lors de l'incident nucléaire de Three Mile Island en tant qu'étudiant de premier cycle de Purdue, Voyles a dit que le lien entre la théorie de l'ingénierie, les problèmes technologiques réels et les solutions d'ingénierie l'excitent à la fois du point de vue de l'ingénierie et de la technologie de l'ingénierie

Voyles travaille avec des collègues de Penn State et Virginia Tech pour développer un système de locomotion inspiré des mille-pattes pour l'intérieur des animaux qui est intrinsèquement sûr. Il croit aux pilules, avec un développement ultérieur, pourrait éventuellement avoir une utilité en chirurgie humaine et en bien-être.

Combiné avec les pilules robotiques est la deuxième phase du travail :Développer un réseau de capteurs corporels pour des troupeaux entiers à la fois, offrant aux éleveurs un meilleur suivi de la santé des vaches à tout moment.

Les pilules robotiques pourraient connecter en toute sécurité des données à un collier sur la vache, qui sont ensuite diffusées sur un réseau via un téléphone portable ou un signal Wi-Fi. Les pilules robotiques et la recherche en réseau sont financées par la National Science Foundation et le département américain de l'Agriculture.

"Ils se déplacent en grands troupeaux, nous devons donc savoir qui tousse et où, " dit Voyles. " Avons-nous besoin de les isoler, y a-t-il une maladie impliquée, ont-ils besoin de médicaments ?"

Il a déclaré que les agriculteurs pourraient plus précisément identifier les vaches malades, réduire les applications massives d'antibiotiques aux seuls animaux qui en ont besoin.

L'utilisation s'étend au-delà de la médecine à l'entretien quotidien comme l'alimentation. Les vaches laitières sont nourries au moins deux fois par jour, sinon plus, il existe donc de nombreuses opportunités pour modifier leur alimentation avec des vitamines, minéraux et autres suppléments de manière naturelle. Mais nous devons suivre les vaches individuelles.

« Si nous utilisons ce réseau pour ramener les données dans toute la ferme en tant que tissu numérique aux agriculteurs, ils peuvent prendre des décisions et les renvoyer à des choses comme les mangeoires robotiques, " dit Voyles.

Avec cela comme base, Voyles prévoit de créer de vastes réseaux avec différents niveaux d'analyse utilisant l'intelligence artificielle et agrégeant le comportement d'un animal dans le comportement du troupeau.

L'utilisation de la technologie pour améliorer la qualité et la productivité de l'agriculture animale va au-delà d'un point de vue commercial. Il existe un potentiel d'impacts mondiaux importants en termes d'utilisation des terres et de l'eau

« Maintenant, il y a un aspect important de la durabilité là-dedans lorsque vous en parlez, " dit Voyles. " Si vous pouvez améliorer la santé et la productivité des animaux, vous pouvez réduire le méthane. Vous pouvez également optimiser leur utilisation de l'eau et des sols tout en améliorant leur bien-être."