Brevet FR2770969A1 — publié le 19990521

La présente invention concerne un dispositif pour le désherbage électrique dirigé et sélectif de mauvaises herbes, encore appelées plantes adventices, dans des cultures. En agriculture, la destruction des mauvaises herbes est généralement réalisée à l'aide de produits chimiques. Or, il apparaît au fil du temps et des traitements par de tels produits que les mauvaises herbes développent une résistance auxdits produits herbicides, ce qui nécessite de fréquents changements dans les traitements. En outre, les cultures traitées sont également sensibles à ces produits qui se déposent dessus, ce qui nécessite des opérations complémentaires de traitement, par exemple au moins une étape de lavage. De même, dans un souci écologique, on cherche à éviter l'emploi de tels produits herbicides qui, en se déposant dans les sols cultivés, peuvent pénétrer ensuite dans les nappes phréatiques et les polluer, ce qu'il convient d'éviter le plus possible. Par ailleurs, dans le cas de cultures à valeur ajoutée comme les cultures maraîchères, légumières, ornementales, l'horticulture ou la culture de plantes médicinales, l'utilisation des herbicides chimiques dévalorise grandement les produits cultivés, de sorte qu'on cherche à éviter l'utilisation de tels produits chimiques herbicides. Ainsi, tout ou partie du désherbage pour de telles cultures est alors réalisé le plus souvent par un arrachage manuel des mauvaises herbes, qui se révèle lent, fatigant et coûteux. Il peut être réalisé également par des moyens mécaniques tels que le brossage rotatif ou le sarclage, des moyens thermiques par flamme directe, par radiant ou par émission d'air chaud (WO-A-9603036, WO-A-9114363) ou encore par des moyens d'émission d'ondes électromagnétiques ou d'une décharge électrique. Dans le cas des moyens mécaniques et des moyens thermiques, le traitement est, le plus souvent, efficace uniquement dans la partie centrale de l'espace entre les rangs de culture et reste inopérant près de la plante cultivée, là où justement la concurrence des plantes adventices est la plus forte. On a proposé, par WO-A-9114363, un dispositif de désherbage manipulable par un utilisateur sous forme d'un corps creux allongé ayant une entrée d'air et une buse de sortie d'air chaud, l'air entrant étant chauffé par des moyens de chauffage positionnés dans le corps creux relié à une source d'énergie, le dispositif comportant en outre une hélice pour faire circuler l'air. L'envoi d'air chaud pour détruire les plantes adventices pouvant également endommager les plantes se trouvant à proximité, on prévoit autour de la buse un écran de protection limitant l'espace d'évacuation d'air chaud. Cependant, un tel dispositif reste relativement compliqué, nécessitant une source d'énergie, un moteur, une hélice et est donc d'un poids relativement important qui en gêne la manipulation. Le traitement par décharge électrique est connu comme un bon procédé de désherbage et consiste à faire passer un courant électrique à travers la tige végétale sur pied en établissant dans la partie supérieure de la tige un contact avec une pièce conductrice de l'électricité reliée à un pôle d'une génératrice dont l'autre pôle est relié au sol. Le passage d'un courant relativement élevé jusque dans les racines de la plante entraîne la destruction des tissus de celle-ci du fait de la brusque vaporisation du cytoplasme qui conduit à la rupture des membranes cellulaires. Compte-tenu de la grande résistivité des plantes, la circulation de courant nécessite l'application d'une tension élevée qui croît avec la taille de la plante à détruire. Dans les dispositifs de désherbage électrique connus, le principe du traitement est soit total lorsqu'il est effectué avant la levée de la culture, soit sélectif en ce qu'il consiste à traiter des mauvaises herbes nettement plus hautes que les plantes cultivées, les dispositifs connus traitant une pluralité de plantes adventices simultanément. Ainsi, on connaît, par FR-A-2 473 265, un appareil porté à l'arrière d'un tracteur et pourvu d'un organe conducteur destiné à venir en contact avec la tige d'une plante. Cet organe est constitué d'une barre plate inclinée, d'un rouleau ou d'une brosse s'étendant transversalement au sens d'avancée du tracteur et conducteur de l'électricité. Afin d'améliorer le contact électrique, on prévoit un liquide conducteur de l'électricité versé sur la surface de l'organe conducteur en contact avec la plante de manière à favoriser le passage du courant vers la plante. On traite ainsi un nombre relativement important de végétaux, ce qui nécessite une puissance assez élevée. Cependant, ce type de dispositif ne permet de traiter sélectivement que les plantes adventices propres à entrer en contact avec l'organe conducteur et, en particulier, ne permet pas de traiter les plantes adventices se trouvant au pied de la plante cultivée et sous celle-ci. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif pour le désherbage électrique qui puisse être dirigé et sélectif dans la mesure où il permet de traiter une plante adventice précise et sélectionnée et qui est agencé pour permettre un désherbage même à proximité d'une plante cultivée et sans endommager celle-ci. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de désherbage qui puisse être facilement manipulé par un utilisateur humain ou facilement monté sur un robot et ce, que ce soit pour un usage domestique ou agricole, et qui soit d'un encombrement et d'un poids réduits. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de désherbage électrique de végétaux tels que des plantes adventices, dans des cultures, comportant une source d'énergie électrique dont une borne est reliée électriquement à la terre et dont l'autre borne est reliée à au moins une électrode destinée à détruire des végétaux en leur envoyant une décharge électrique, caractérisé en ce que ladite électrode est montée en saillie à l'extrémité d'un bras de manipulation permettant d'amener ladite électrode de manière sélective vers un végétal reconnu comme devant être détruit, la source d'énergie étant propre à générer un arc électrique dès que l'électrode arrive au moins à proximité du végétal à détruire ou en contact avec celui-ci. Ainsi, de manière avantageuse, l'électrode se trouvant à l'extrémité du bras de manipulation, ledit bras permet d'amener facilement et sélectivement ladite électrode à proximité de la plante adventice ou, de préférence, en contact avec une plante adventice précise même lorsque celleci se trouve à proximité d'une plante cultivée et sans qu'il y ait risque de détérioration de la plante cultivée, ce qui permet de traiter toutes les plantes adventices et non pas seulement celles se trouvant dans l'espace entre les rangs de plantes cultivées. De plus, puisqu'on ne traite qu'une plante adventice à la fois ou seulement un faible nombre de plantes adventices de manière simultanée, la puissance nécessaire absorbée au cours de l'électrocution de la plante adventice reste faible. En conséquence, la source électrique n'a pas besoin d'être très puissante et elle peut délivrer un courant de l'ordre de, ou inférieur à, 20 mA. De préférence, on utilise en tant que source d'énergie électrique un générateur haute tension, alimenté par des piles ou des accumulateurs, l'ensemble étant suffisamment miniaturisé pour être portable, par exemple, par un opérateur lui-même. Dès que l'électrode est à proximité, par exemple à une distance comprise entre 5 et 10 mm d'une plante adventice, ou au contact avec la plante adventice à détruire, on génère un arc électrique. Il y a alors amorçage d'une étincelle mettant en conduction la plante entre le terre et un circuit THT (très haute tension), de l'ordre de 15000 Volts. De préférence, le signal appliqué est un train d'impulsions carrées de fréquence, rapport cyclique, amplitude et durée variables et réglables. La puissance du signal appliqué à la plante adventice peut différer en puissance par le biais du transformateur THT ou en réglant la tension d'attaque du transformateur. Ce signal est de préférence piloté de manière électronique et on prévoit un générateur de pulses réglable, une temporisation de la durée et un étage THT. La commande du dispositif selon l'invention peut se faire à l'aide d'une électronique à composants discrets analogiques et/ou numériques ou à l'aide d'un microprocesseur ou d'un microcontrôleur. De préférence, l'électrode est sous forme d'une pointe mais elle peut être constituée de plusieurs pointes réparties sur une plaque ou à la surface intérieure d'un dôme. Ainsi, ladite électrode recouvre parfaitement une plante adventice de manière à intensifier le champ électrique et en particulier à favoriser la formation de décharge électrique. De préférence, le bras de manipulation est creux et les moyens de liaison entre l'organe conducteur et la source d'énergie électrique sont logés à l'intérieur de celui-ci, entrant à une extrémité tandis qu'à l'autre extrémité du bras, l'électrode débouche en saillie dudit bras. De préférence, afin de favoriser la protection de la plante cultivée lors du désherbage avec un dispositif selon l'invention, celui-ci comporte une cloche d'électrocution constituée par l'électrode en saillie à l'extrémité du bras de manipulation et par une enceinte de protection constituée d'un matériau isolant électrique entourant l'électrode et fixée à l'extrémité dudit bras de manipulation. Dans un dispositif selon l'invention, la borne de la source électrique chargée de la mise à la terre est reliée à une électrode de masse que l'on doit relier à la terre, en la plantant dans le sol. Cette électrode de masse plantée dans le sol peut être également montée sur le bras de manipulation ou en être totalement indépendante. Ainsi, on peut choisir de relier la source d'énergie à une électrode de masse qui est simplement plantée dans le sol, définissant ainsi un périmètre de travail pour le désherbage. Selon un mode de réalisation préféré, l'électrode de masse peut également être montée sur le bras de manipulation. De préférence, ladite électrode de masse fait alors partie de la cloche d'électrocution. Lorsqu'il est prévu pour un usage domestique, selon une première forme de réalisation, le dispositif est réalisé entièrement portable par l'utilisateur. La source d'énergie de dimensions et de poids réduits est portée par l'utilisateur, par exemple comme un sac à dos, tandis que la manipulation du bras est commandée directement par l'utilisateur qui reconnaît les plantes adventices à détruire et amène l'électrode en contact avec celles-ci. On obtient ainsi un dispositif de désherbage d'un emploi simple et aisé, le bras de manipulation ne renfermant pas d'organes lourds comme peut l'être la source d'énergie. Lorsqu'on prévoit un usage agricole de manière à traiter des cultures de grandes dimensions, selon une seconde forme de réalisation, le dispositif est porté par un robot de travail qui comporte des moyens de reconnaissance d'une plante adventice comprenant notamment une caméra envoyant des images vers un logiciel d'analyse d'images propre à comparer les images reçues avec des données mémorisées et à reconnaître une plante adventice et des moyens de commande du bras de manipulation lorsqu'une plante adventice a été reconnue, de manière à amener l'électrode active jusqu'à la plante adventice pour la détruire, la source d'énergie électrique étant portée par le robot. Dans ce cas, le bras de manipulation peut être articulé de manière à faciliter le déplacement dudit bras vers la plante adventice à détruire. Le dispositif étant contrôlé par un engin porteur, la commande peut être effectuée par un microprocesseur, un microcontrôleur et le tout peut être contrôlé par un ordinateur individuel ou une unité centrale montée sur l'engin, celui-ci pouvant se charger de générer les signaux de contrôle. On décrira maintenant plus en détail des exemples de réalisation de l'invention en référence au dessin dans lequel la figure 1 représente une vue en élévation latérale d'un dispositif de désherbage à usage privé ou domestique selon une première forme de réalisation de l'invention la figure 2 représente une vue en coupe d'une cloche d'électrocution d'un dispositif de l'invention selon une variante de la figure i la figure 3 représente une vue en coupe d'une variante de réalisation de la figure 2 la figure 4 représente une vue en coupe d'une variante de réalisation de la figure 3 la figure 5 représente une vue en coupe d'une deuxième forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention la figure 6 représente un troisième forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; et les figures 7a et 7b représentent une vue en coupe d'une cloche d'électrocution d'un dispositif selon l'invention utilisé sous forme robotisée. Le dispositif de désherbage représenté à la figure 1 est à utilisé manuellement, par exemple à usage domestique, portable par un utilisateur et comporte une source d'énergie électrique 1 telle qu'un générateur à haute tension alimenté par des piles ou des accumulateurs, l'ensemble étant suffisamment miniaturisé pour être portable par un opérateur. Ainsi, les dimensions sont suffisamment peu encombrantes et le poids peu élevé pour que ladite source d'énergie 1 puisse être portée par l'utilisateur, par exemple comme un sac à dos. Cette source 1 d'énergie électrique comporte une borne reliée électriquement à la terre par l'intermédiaire d'une électrode 5 de masse ou de mise à la terre et une borne reliée à une électrode active 4a propre à générer une décharge électrique. L'électrode active 4a est montée en saillie à l'extrémité d'un bras de manipulation 2 qui, de préférence, est creux et renferme les moyens de liaison, connus en soi tels qu'un câble 30, entre la borne et l'électrode active 4a. Lorsque l'utilisateur repère une plante adventice A, il dirige le bras de manipulation 2 de manière à amener l'électrode 4a à proximité ou en contact, avec cette plante adventice A. Afin d'améliorer l'ergonomie du dispositif et, en particulier, le positionnement de l'électrode 4a par rapport à la plante adventice A, l'électrode 4a est montée en saillie dudit bras 2 non pas dans le prolongement axial du bras 2 mais en étant inclinée par rapport au bras 2. Ainsi, lorsqu'un utilisateur tient le bras 2 incliné vers le sol S, l'électrode 4a s'étend alors sensiblement verticale et perpendiculaire au sol S du fait de son inclinaison par rapport audit bras 2. I1 suffit donc d'amener l'électrode 4a au-dessus d'une plante adventice A puis de l'abaisser pour que ladite électrode 4a puisse détruire la plante adventice A en générant une décharge électrique vers celle-ci. Afin d'assurer une protection par rapport à la décharge électrique envoyée par l'électrode 4a, on forme une cloche d'électrocution constituée d'une enceinte de protection 3a entourant l'électrode 4a, réalisée en un matériau isolant électriquement. De préférence, cette enceinte de protection 3a, lorsqu'elle est cylindrique de révolution, s'étend parallèlement à ladite électrode 4a et laisse l'extrémité de l'électrode 4a en saillie. L'utilisateur, lorsqu'il repère une mauvaise herbe ou plante adventice A, met en contact l'électrode 4a avec ladite mauvaise herbe par manipulation du bras 2, en particulier en abaissant l'électrode 4a vers la plante adventice A. Dans l'exemple représenté à la figure 2, une électrode active 4b présente une pluralité de pointes réparties sur un dôme de telle sorte que ladite électrode 4b coiffe littéralement une plante adventice A lorsqu'elle est amenée à proximité ou en contact avec celle-ci, l'enceinte de protection 3b affectant alors de préférence également la forme d'un dôme propre à recouvrir ladite plante adventice A et dont le bord périphérique, en saillie au-delà de ladite électrode 4b, peut reposer sur le sol S. On forme ainsi une cloche d'électrocution à l'extrémité du bras de manipulation 2 propre à recouvrir en totalité la plante adventice A à traiter. Dans les exemples représentés aux figures 1 et 2, l'électrode de masse 5 reliée à la source électrique par tous moyens connus en soi, tels qu'un câble 31, est simplement plantée dans le sol S et définit un périmètre de travail dans lequel peut se déplacer l'utilisateur. Selon une forme préférée de l'invention, l'électrode de masse est également solidaire du bras de manipulation 2 et est agencée de telle sorte que, lorsque le bras 2 est manipulé de manière à amener l'électrode à proximité de, ou en contact avec, une plante adventice A, cette manipulation du bras 2 provoque également la mise en contact d'une électrode de masse avec le sol S. Selon une première forme de réalisation, l'électrode de masse est mise en place sur la cloche d'électrocution en saillie par rapport au bord de l'enceinte de protection. Ainsi, selon une première variante, comme on peut le voir à la figure 3, l'extrémité du bras 2 comporte une électrode du type de l'électrode 4b ainsi qu'une enceinte de protection 8a formant une cloche d'électrocution, tel que représenté à la figure 2, et ladite cloche d'électrocution présente en outre, le long du bord périphérique de l'enceinte de protection 8a, une couronne lia qui, reliée à la borne de la source électrique 1 chargée de la mise à la terre par un câble 10, forme une électrode de masse 9. De ce fait, la cloche d'électrocution constituée de l'électrode active 4b et de l'enceinte de protection 8a comporte également l'électrode de masse 9. Ainsi, lorsqu'on amène la cloche d'électrocution au-dessus d'une plante adventice A, la couronne lia se pose sur le sol S, celle-ci pouvant de préférence comporter une saillie en pointe de manière à s'ancrer dans le sol S. La figure 4 représente une variante de cette forme de réalisation dans laquelle l'électrode de masse 9 recouvre la surface extérieure de l'enceinte de protection 8b, ici sous forme de dôme lib. Les figures 5 et 6 représentent un dispositif dans lequel, lorsque le bras de manipulation 2 repose sur le sol par l'intermédiaire de la cloche d'électrocution ou de l'électrode de masse, l'électrode active se trouve à une position dite de repos et doit être entraînée vers le sol jusqu'à une position active. Ainsi, le dispositif comporte en outre des moyens propres à entraîner ladite électrode active par rapport au reste du dispositif en déplacement entre une position de repos et une position active. De préférence, les moyens d'entraînement de l'électrode active sont constitués par des moyens de rappel élastique tels que des ressorts, la compression desdits moyens élastiques permettant l'abaissement de l'électrode vers le sol vers une position active et la détente desdits moyens permettant le retour de l'électrode à sa position initiale de repos. Ainsi, comme on peut le voir à la figure 5, la cloche d'électrocution comportant une électrode active 13 et une enceinte de protection 12 est montée à l'extrémité du bras 2 par l'intermédiaire d'une rotule 17 améliorant l'ergonomie du dispositif, en particulier en favorisant ainsi l'inclinaison de l'électrode, et en particulier le positionnement vertical de l'électrode active 12 par rapport au sol S. Entre la rotule 17 et la cloche d'électrocution est mis en place un boîtier 15 entourant ladite électrode 13 et dans lequel se trouve un ressort 14 enroulé autour de l'électrode 13. Lorsque l'enceinte de protection 12 repose sur le sol S, pour amener l'électrode active 13 vers la plante adventice A, on comprime le ressort 14 puis après que la décharge électrique ait détruit la plante adventice, on laisse revenir l'électrode active 13 à sa position initiale. Dans la figure 6, l'électrode de masse se présente sous forme d'un piquet 19 dont l'extrémité inférieure s'enfonce dans le sol S et dont l'extrémité supérieure est fixée à la paroi latérale du bras de manipulation 21 renfermant les moyens de liaison 30 entre la source d'énergie 1 et l'électrode active 18 ainsi qu'un moyen de rappel élastique 20. Une fois, l'électrode de masse 19 plantée dans le sol, il suffit de comprimer les moyens de rappel élastiques 20 pour amener l'électrode 18 à une hauteur correcte par rapport à la plante adventice A. La forme de réalisation de la cloche d'électrocution représentée aux figures 7a et 7b convient parfaitement lorsque le dispositif selon l'invention est utilisé sous forme robotisée mais peut être utilisée pour un dispositif à usage manuel. Dans cette forme de réalisation, la cloche d'électrocution constituée de l'électrode 25 entourée par une enceinte de protection 24 est cylindrique de révolution. L'enceinte de protection 24 en matériau isolant électrique forme un premier cylindre entourant l'électrode active 25 en saillie au sein de cette enceinte 24 depuis l'extrémité du bras de manipulation 29 auquel ladite cloche d'électrocution est relié par un plateau 28. L'extrémité de l'enceinte de protection 24 présente un rebord en saillie vers l'extérieur propre à permettre la fixation de l'électrode de masse 27. L'électrode 25 se présente sous la forme d'un plateau garni de pointes permettant d'augmenter localement le champ électrique. Cette enceinte de protection 24 cylindrique est montée coulissante à l'intérieur d'un second cylindre 26. En position de repos, le premier cylindre ou enceinte de protection 24 est maintenu en saillie par rapport au second cylindre 26 par des ressorts 32 (figure 7a). Lorsque la cloche d'électrocution est posée sur le sol, elle peut se rétracter de quelques centimètres grâce aux ressorts 32 (figure 7b) ce qui offre une certaine liberté dans le positionnement vertical, très utile dans le cas d'une utilisation du dispositif sous forme robotisée. De plus, dans cette forme de réalisation, la hauteur de l'électrode 24 peut être réglée de manière à s'adapter à la taille des mauvaises herbes devant être détruites. La source électrique d'alimentation (non représentée) est portée par le robot. REVENDICATIONS 1. Dispositif de désherbage électrique de végétaux, tels que des plantes adventices, dans des cultures, comportant une source (1) d'énergie électrique dont une borne est reliée électriquement à la terre par une électrode de masse (5, 9, 19, 27) et dont l'autre borne est reliée à au moins une électrode active (4a, 4b, 13, 18, 25) destinée à détruire des végétaux en leur envoyant une décharge électrique, caractérisé en ce que ladite électrode active (4a, 4b, 13, 18, 25) est montée en saillie à l'extrémité d'un bras de manipulation (2, 21, 29) permettant d'amener ladite électrode (4a, 4b, 13, 18, 25) de manière sélective vers un végétal reconnu comme devant être détruit, la source (1) d'énergie électrique étant propre à générer un arc électrique dès que l'électrode (4a, 4b, 13, 18, 25) arrive au moins à proximité du végétal à détruire ou en contact avec celui-ci. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras de manipulation (2) est creux et renferme les moyens de liaisons (30) reliant la source d'énergie électrique à l'électrode active (4a, 4b, 13, 18, 25), lesdits moyens de liaisons entrant à une extrémité dudit bras (2) et l'électrode active ((4a, 4b, 13, 18, 25) débouchant à l'autre extrémité. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une cloche d'électrocution constituée de l'électrode active (4a, 4b, 13, 18, 25) entourée par une enceinte de protection en matériau isolant électrique (3a, 3b, 8a, 8b, 12, 24). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode active (4a) est en saillie par rapport au bord de l'enceinte de protection (3a). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode active (4b, 13, 25) est en retrait par rapport au bord de l'enceinte de protection (3b, 8a, 8b, 12, 24). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cloche d'électrocution porte l'électrode de masse (9, 27) en saillie par rapport au bord de l'enceinte de protection (8a, 8b, 24). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'électrode de masse est portée par le bras de manipulation (2). 8. dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'électrode de masse est indépendante du bras de manipulation (2). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la source (1) d'énergie électrique est un générateur à haute tension alimenté par des piles ou des accumulateurs, l'ensemble étant miniaturisé pour être portable par un opérateur. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'électrode active est inclinée par rapport à l'axe du bras de manipulation. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bras (2) présente une rotule (17). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens d'entraînement en déplacement de l'électrode active entre une position de repos et une position active. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement sont des moyens de rappel élastique tels que des ressorts. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif est porté par un robot qui comporte des moyens de reconnaissance d'une plante adventice comprenant notamment une caméra envoyant des images vers un logiciel d'analyse d'images propre à comparer les images reçues avec des données mémorisées et à reconnaître une plante adventice, et des moyens de commande du bras de manipulation lorsqu'une plante adventice a été reconnue, de manière à amener l'organe conducteur jusqu'à la plante adventice pour la détruire, la source d'énergie électrique étant porté par le robot.