Accueil > Plans et Tutoriels > La récolteuse de PPAM

La récolteuse de PPAM

La récolteuse de PPAM

Cette petite récolteuse de PPAM est automotrice et polyvalente. Elle est le résultat d’un travail de R&D participative, et s’inspire notamment d’un premier prototype développé en autonomie au Prieuré de Marcevol entre 2015 et 2018.


CLIQUEZ POUR TÉLÉCHARGER LES DERNIÈRES VERSIONS DES PLANS


PROTOTYPE EN COURS DE DÉVELOPPEMENT !

La machine est en développement. Un prototype a été construit en début d’été 2021. Un second devrait l’être en début 2022. Ce tutoriel a vocation à fournir une première présentation qui sera abondée au fur et à mesure des essais de terrain, des modifications et autres affinages. Si le sujet vous intéresse, n’hésitez pas à nous contacter directement !


Contexte et historique

La mécanisation de la récolte de PPAM pour des petits producteurs est un sujet qui revenait très souvent dans les sollicitations adressées à L’Atelier Paysan. Mais il a fallu du temps pour formaliser une demande, trouver des moyens, et voir émerger un groupe de producteurs moteurs dans la conception pour arriver à un premier prototype en début d’été 2021.

Deux principales sources d’inspiration ont animé le groupe :

La récolteuse du Prieuré de Marcevol

Repérée en 2018 à l’occasion d’une TRIP, la récolteuse du Prieuré de Marcevol (66) a été conçue par le chef de culture d’alors, Joaquim Cabrol, en utilisant un taille haie et une souffleuse à feuille. Une deuxième visite au printemps 2020, a permis d’aller plus loin : mener une analyse fonctionnelle plus poussée, prendre des côtes, tester quelques modifications sur les déflecteurs à l’avant pour relever les plantes et observer le travail de la machine sur du thym.

Les plantes récoltées sont utilisées pour produire de l’huile essentielle (thyms, romarin et immortelles notamment). Elles sont collectées en vrac. La coupe est réalisée par un taille-haie thermique. Un souffleur est placé au-dessus de la lame de coupe pour évacuer les plantes une fois coupées dans le « panier » de la machine. Dans la pratique, l’aide d’une deuxième personne est indispensable pour aider à désengorger avec un râteau au niveau de la barre de coupe, dans une posture peu ergonomique.

Si la machine donne globalement satisfaction, elle présente cependant quelques défauts, notamment :

  • les petites roues avant compliquent le passage des obstacles
  • la machine a tendance à planter, encore plus avec le déflecteur.
  • la machine est tirée - et donc aussi soulevée - par une personne enjambant le rang.
  • la machine nécessite au moins deux (voire 3) personnes dans des positions de travail non ergonomiques, notamment pour l’évacuation de la matière coupée,
  • le réglage de la hauteur de coupe se fait à l’avant simplement. Cela génère un léger changement de l’orientation du taille-haie, ce qui impacte la coupe.

Cliquez ici pour télécharger le compte rendu complet de la visite à Marcevol.

La récolteuse du CRIEPPAM

Une autre visite a lieu en juillet 2020 à Forcalquier (04) avec des producteurs des Alpes de Haute-Provence, le CRIEPPAM et Agribio 04, autour d’une machine co-réalisée par le CRIEPPAM et le Lycée de Manosque.
Cette petite machine était dédiée à la récolte des essais culturaux du CRIEPPAM.

L’outil pèse environ 40 kg, et il faut être deux pour la faire fonctionner (une personne doit aider au remplissage pendant que l’autre pousse).

La coupe est assurée par un taille-haie électrique scindé en deux parties :

  • La commande ① est fixée à la barre de poussée
  • Le moteur et la lame ② sont fixés à l’entrée du bac de récolte.

Si la machine donne globalement satisfaction, elle présente cependant quelques défauts, dont notamment :

  • Le réglage de la hauteur de coupe se fait en coulissant le châssis dans 4 tubes carrés menant aux roues. Ce n’est pas aisé et une position de travail peu ergonomique, il faut au moins être deux et l’horizontalité n’est pas facile à régler.
  • Il faut être deux - une personne pour pousser la machine, une pour guider les plantes sur la lame de coupe.
  • Évacuation de la récolte encore non fonctionnelle.

Cliquez ici pour télécharger le compte rendu complet de la visite à Forcalquier.

Le cahier des charges pour une nouvelle version de récolteuse

L’Atelier Paysan et Agribio04 ont ensuite animé un travail de rédaction de cahier des charges avec des producteurs du 04 mais également du 66, du 39 et du 34, dont voici les principales lignes directrices :

Polyvalence vis-à-vis du type de plantes récoltées et des conduites culturales

La machine doit pouvoir s’adapter à des plantes fraiches de type mélisse, menthe, tout comme des plantes plus ligneuses comme thym, hélichryse, etc…
Elle doit permettre l’utilisation en planche comme en rang.
Les largeurs de cultures n’étant pas identiques pour tout le monde, la largeur la plus contraignante (la moins large) a été choisie pour un un dimensionnement « initial ». La largeur pourra ensuite être adaptée selon les dimensions de la production agricole.
La hauteur de coupe doit pouvoir se régler précisément et facilement pour permettre la coupe de plantes de 5 cm à 50 cm du sol.
Par ailleurs, le port des plantes variant selon les types de plantes, il faut donc guider correctement les plants pour la coupe. La machine doit permettre la récolte de plants conduits en boule ainsi que de plants conduits plus à plats (comme les plantes fraiches par exemple).

Précision et simplicité des réglages

Il a été stipulé un besoin impérieux de précision quant à la hauteur de coupe, sur toute la plage de réglage.
D’autre part, l’outil est destiné à être utilisé potentiellement sur plusieurs cultures dans une journée. Certaines personnes souhaitent même avoir la possibilité de régler la hauteur de coupe en temps réel. Le besoin de réglages simples est donc apparu rapidement.
De plus, il pourra être utilisé par une personne seule : il est donc également essentiel de limiter les manipulations importantes tant sur le plan fonctionnel que sur le plan des besoins en outillage.

Guidage des plantes, qualité de coupe et facilité de remplissage

Pour faciliter le guidage des plantes sur la lame de coupe de la machine sans mobiliser une personne supplémentaire travaillant dans des postures peu ergonomique, il a été décidé d’étudier l’utilisation d’un rabatteur au-dessus de la lame de coupe.
La qualité de coupe tient également à la nature et à la configuration de la lame de coupe utilisée.
L’évacuation des plantes coupées doit aussi être aisée : à la fois pour empêcher le bourrage, garantir la qualité de la coupe et simplifier la récolte.

Capacité d’utilisation en terrain accidenté

Les plantes sont conduites dans des terrains plus ou moins accidentés. En particulier, la question du franchissement d’obstacle (cailloux, mottes de terre) a imposé le choix de roues de diamètre suffisant pour s’adapter à toutes les situations.

Ergonomie et confort de travail

Point central de la réflexion sur l’outil, qui recouvre plusieurs aspects du travail. Tout d’abord, l’outil doit être manipulable et déplaçable aisément malgré son poids, éventuellement dans des pentes, au champ ou entre deux parcelles.
La posture du conducteur doit aussi être confortable (limiter l’enjambement du rang, limiter le bruit des moteurs thermiques).
Pour ces raisons, un gros travail a été mené collectivement sur une motorisation électrique, le choix du matériel, le dimensionnement, et l’articulation globale de cette motorisation avec les autres éléments entrainés (rabatteur, tapis).
Pour une simplicité d’usage, un souci permanent a également été porté à la limitation de l’encombrement de l’outil.


Présentation générale


Principe de fonctionnement

Voici le principe de fonctionnement en vidéo.

Attention : il s’agit d’un premier essai. Le variateur de vitesses est ici encore inopérant et nous n’avions reçu que 2 moteurs sur les 3 : cela explique le besoin de pousser la machine et l’utilisation non-optimale des réglages et commandes électriques.
La lame de coupe utilisée ici est une Dolmar à moteur thermique.


Caractéristiques techniques

L’encombrement de l’outil

Dans un souci d’équilibre entre polyvalence de l’outil et maniabilité, la récolteuse a été configurée avec une voie de 900 mm et un empattement de 1800 mm.

Le châssis

Le choix s’est porté sur un châssis dont la hauteur ne varie pas par rapport au sol.

La hauteur du châssis est un point sensible de la conception : il doit être assez haut pour être facilement utilisable sur des terrains inégaux (la 1ère conception à 15 cm du sol a donc été abandonnée). Le bas du châssis est finalement positionné à 60 cm du sol pour ne pas limiter la plage de réglage de coupe.
De plus, dans le chemin de coupe, il ne doit pas y avoir de barre traversant le rang et "cassant" les plantes hautes.

Le choix des profilés résulte d’un compromis entre la recherche d’un poids minimal et d’une solidité suffisante. L’essentiel du châssis est donc composé de tubes carrés de 30x2.

La direction de l’outil

Les deux roues arrières sont orientables et reliées par une barre de direction centrale. La rotation des roues peut être bloquée très aisément mécaniquement lors de la récolte sur le rang.

Le réglage de la hauteur de coupe

Puisque le châssis a été choisi fixe par rapport au sol, c’est l’ensemble de coupe qui est déplacé pour permettre le réglage de la hauteur de coupe. Cela permet de limiter le poids des éléments à soulever pour effectuer les réglages.

Ainsi, l’ensemble de coupe + d’évacuation des plantes (un tapis roulant est utilisé pour cela) est placé en appui à l’arrière. Cela permet de créer un centre de rotation, tout en réduisant encore davantage le poids à déplacer : "seul" l’avant du tapis, le support de lame de coupe et le rabatteur bougent.

Pour réaliser ce réglage, une solution simple à base d’un treuil à poulies, d’une cordelette et d’un petit « triangle » permet d’équilibrer le mouvement de montée et descente de l’ensemble tapis/lame de coupe. Ainsi cela permet de diviser l’effort à fournir par 6 et de pouvoir réaliser ce réglage seul depuis l’arrière de son poste.
Ensuite des systèmes de blocage latéraux viennent éviter les vibrations lors de la coupe.

Une autre solution a été proposée, à base de chaînes plutôt que cordelettes :

Ces systèmes sont "en cours d’épreuve".

De manière générale, quel que soit le système, l’outil est conçu de manière à permettre une variabilité de hauteur de coupe de 5 à 50 cm du sol.

Il doit être possible de rajouter une petite manivelle pour permettre - lors de la coupe - de réajuster la hauteur de coupe d’au moins +/- 1 cm. Cela n’est pas encore conçu mais cela peut-être discuté pour vous permettre de l’implémenter au besoin.

L’avance de la machine - motorisation électrique

L’avance de la machine est motorisée électriquement.
La motorisation en test actuellement est la suivante : 1 moteur (avec réducteur) à courant continu de 350W par roue. Chaque roue est actuellement entraînée par des courroies de transmission via deux étages de réduction supplémentaire permettant une avance très lente de la machine pour la récolte.

Les courroies sont raccordées aux poulies montées sur les roues :

Il y a un différentiel électrique notamment via le contrôleur et une commande permettant de choisir la répartition de l’alimentation des moteurs et pouvoir ainsi compenser une déviation de trajectoire. Les moteurs montés en série et positionnés à côté des batteries entraînent les roues avant via des courroies de transmission.

Le choix de la vitesse d’entraînement de la machine se fait via un potentiomètre. Elle est actuellement prévue pour aller à 0,5 m/s et moins. Cela pourra être aisément modifié au besoin (changement d’une poulie) et selon les retours d’utilisation.

Cette solution de motorisation a été choisie pour test suite l’étude de plusieurs solutions. Saluons ici l’accompagnement de l’un de nos fournisseurs, CSmoto, (http://pocketquadelectrique.csmoto.fr/) pour l’aide en conception.

Le rabatteur et le tapis roulant

Ils sont des pièces centrales au bon fonctionnement de la machine, notamment pour garantir une coupe efficace. Le tapis roulant sélectionné est adapté aux contacts alimentaires.

Le tapis roulant et le rabatteur sont entraînés par un 3ème moteur électrique (le même que pour l’avance). Ils ne tournent pas dans le même sens, nécessitant un étage de réduction et d’inversion de rotation supplémentaires.

Pour être efficace, leur vitesse de rotation doit être légèrement supérieure à la vitesse d’avancée de la machine. Un variateur séparé en permet la gestion.

La lame de coupe

Le choix de cette lame est déterminant pour des questions de qualité de coupe, de polyvalence sur des plantes de natures différentes (plus ou moins ligneuses), de durabilité du matériel.
Actuellement, la solution issue de la R&D participative est d’installer un taille-haie du commerce comme ce qui a été fait par le Prieuré de Marcevol (sur la toute première machine) et le CRIEPPAM sur leur prototype.

Pour construire la machine actuelle, la lame d’origine a été réutilisée : un taille-haie de marque Dolmar à moteur thermique.

Il est possible d’imaginer, comme sur le prototype du CRIEPPAM, d’utiliser un taille-haie électrique et d’en déporter la commande sur la barre de direction (attention toutefois à vérifier les longueurs de câbles ou à prévoir de les rallonger).
Le choix du taille-haie peu dépendre de ce que vous avez déjà sur place mais si vous devez en acheter, il faut bien le sélectionner notamment pour éviter le bourrage. On espère avoir plus d’informations à ce sujet dans les prochains mois.

Le stockage de la récolte

Le tapis roulant permet d’évacuer la récolte et :

  • dans le cas où le conditionnement se fait dans des caisses, cela permet de travailler à une hauteur plus ergonomique
  • dans le cas où le conditionnement se fait en vrac dans des sacs, cela permet d’augmenter l’espace de stockage et de simplifier l’installation des sacs de récoltes.

Ces modules, au choix selon la commercialisation (seul le porte-sac a été conçus au Prieuré de Marcevol selon les dimensions de leur matériel), peuvent être fait de manière à être réglable en hauteur pour permettre à tous et à toutes de travailler dans des bonnes postures.


Pistes d’améliorations

  • Mettre à jour la conception suite au premier prototypage
  • Enrichir la modélisation des solutions techniques supplémentaires développées au Prieuré de Marcevol (porte-sac, blocage de la rotation lors de la récolte, etc).
  • Trouver une solution adaptée pour le positionnement des déflecteurs ; cela peut être compliqué notamment du fait de potentielles interférences avec le rabatteur
  • Vérifier le bon dimensionnement de la motorisation avec l’expérience (puissance de motorisation suffisante ? entraînement à courroie adapté ou utilisation de chaînes ?).

Partenaires


Interlocuteurs principaux

Rosmaryn STAATS - Prieuré de Marcevol
agroecologie@prieure-de-marcevol.fr

Mégane VECHAMBRE – Agribio 04
conseillerppam@bio-provence.org
06.29.64.24.33

Agathe DEMATHIEU – Ingénieur mécanique, soutien à la R&D
a.demathieu@latelierpaysan.org
04.76.65.85.98

Documents à télécharger

  • Plans de la récolteuse de PPAM (pdf)
    En cours de finalisation. A venir très prochainement.
  • Nomenclature (csv)
    En cours de finalisation. A venir très prochainement.

Soutiens

Ces travaux bénéficient du soutien financier de l’Europe et du Réseau Rural National, par le biais de la Mobilisation Collective pour le Développement Rural coordonnée par l’Atelier Paysan sur "L’innovation par les UsageR·E·s, un moteur pour l’agroécologie et les dynamiques rurales" (2018-2021)

Licence libre

L’ensemble de cet article, des explications, des photos et des plans livrés sont accessibles à tous. Ils sont diffusables et modifiables à condition que vous mentionniez la paternité de l’œuvre (L’Atelier Paysan), et que vous apposiez sur tout document reprenant ces éléments la même licence utilisée par nos soins, à savoir la Creative Commons BY NC SA.