Reef Kinetics : Un robot pour automatiser les tests de l’eau !

J’ai découvert ReefBot de ReefKinetics dans des vidéos de salon d’aquariophilie : c’est un robot conçu comme une imprimante 3D, qui effectue à la place d’un opérateur humain les manipulations et l’interprétation des résultats de tests chimiques de l’eau : nitrates, nitrites, dureté de l’eau …

Sondes électroniques vs tests manuels

Le succès d’un projet d’écosystème clos : aquarium, terrarium, serre horticole … implique la surveillance de quelques paramètres clé.

De la data pour des systèmes intelligents

Les assistants intelligents des systèmes RLIEH reposent sur de l’acquisition et du traitement de données pour

1. déclancher des notifications (ex : Avertissement ou Alerte de dépassement d’une valeur seuil de pH) ;
2. opérer des actions (ex : ouvrir ou fermer électrovanne CO2)

Dans de cas de projets aquatiques, recréation d’un biotope, aquaponie, aquaculture …, il s’agit évidemment essentiellement d’analyser l’eau.

Analyser l’eau avec des sondes électroniques

Les boîtiers RLIEH utilisent des sondes spécifiques milieu aquatique, pour mesurer des valeurs comme la conductivité, le pH, la turbidité de l’eau ou tout simplement la température, et les convertir en données.

Analyser l’eau avec des tests manuels

De nombreux tests : nO2, nO3, kh, gh etc… reposent toujours sur des tests colorimétriques avec de nombreuses manipulations à effectuer par un opérateur humain.

1. prélevement d’un échantillon d’eau
2. ajout d’un ou plusieurs réactifs
3. mélange
4. interprétation de la couleur obtenue : production d’un résultat ou retour à l’étape 2

Le photomètre : un outil d’aide à l’interprétation

Le photomètre, ou colorimètre, est un dispositif dans lequel on insère le tube à essai contenant l’eau et les réactifs. Un rayon laser détermine la couleur de l’eau, puis une valeur est proposée¹.

L’intérêt du photomètre, est la facilité de lecture du résultat avec la fiabilité des tests en goutte.

Le fonctionnement est assez semblable aux applications qui interprètent les tests à bande à partir d’une photo de la bandelette de test

Les tarifs pour un photomètre sont assez élevés, d’autant que il faut un testeur dédié par paramètre.

Par exemple, chez le constructeur Hanna²

• mini checker : 52€ par paramètre
• portatifs de précision : entre 292 et 475€ par paramètre
• photomètres multiparamètres de labo : entre 700€ et 1200€

En plus, chaque marque propose des produits ou un dosage spécifiques pour réduire l’usage du testeur exclusivement avec les produits de sa marque …

Surtout, les manipulations restent les mêmes que dans un test purement manuel.

C’est là qu’intervient le ReefBot de Reef Kinetics …

ReefBot : le robot opérateur des tests de l’eau de l’aquarium

Ce robot a été conçu par un aquariophile récifaliste en manque de temps pour réaliser tous ses tests. Plusieurs fois présenté dans des salons, le ReefBot commence à être commercialisé³.

Le ReefBot est directement inspiré des imprimantes 3D et des distributeurs d’engrais qui utilisent des pompes péristaltiques.

Le ReefBot se présente comme une CNC (machine à commande numérique) à 2 axes :

• l’axe X, horizontal qui permet de placer la seringue au dessus du réactif à prélever ou de l’échantillon à tester
• l’axe Z, vertical qui permet d’actionner la seringue

Je suppose que le ReefBot embarque un agitateur magnétique et un photomètre et que le tout est contrôlé par un raspberry Pi ou l’équivalent⁴.

À côté du robot, une application mobile permet de fixer un seuil d’alerte : le mainteneur de l’aquarium est prévenu par notification et par mail en cas de dépassement.

Dans ce cas, le paramétrage du robot se borne

• à préciser où se trouve sur l’axe X, le ou les réactifs
• à définir le ou les tests à effectuer, leur fréquence et leur seuil d’alerte.

Le robot testeur ultime grâce à la robotique DIY ?

Les avantages semblent nombreux : plus de manipulations fastidieuses et la possibilité avec un seul appareil de réaliser une multitude de test, avec des réactifs provenant de fournisseurs différents.

Je ne connais pas ce robot : je ne l’ai pas vu “en vrai”, mais je le trouve génial quand même 😉

Physique-chimie, CNC et programmation : ReefBot illustre ce que notre époque permet en matière de robotique DIY.

J’admire également la démarche et le résultat : Rabih Krayem, faute du temps nécessaire pour effectuer tous les tests nécessaires au suivi de son aquarium a donc créé un robot pour être sûr que ces tests soient fait et même créé l’entreprise ReefKinetics pour assurer la production et la vente de ces robots.

Alors, si en plus, ce ReefBot foncionne \o/

Hardware

Côté fiabilité —je n’ai vu ce robot que sur des vidéos— le ReefBot semble de bonne facture. Mais le fait d’utiliser un seul rail et une seule seringue rendent la
moindre panne dramatique : c’est l’ensemble des mesures qui est impossible. Le fait d’utiliser une seule seringue pour tous les réactifs décuple l’importance du rinçage et des pollutions résiduelles.

Dans le cas d’une utilisation dans une fishroom, donc pour plusieurs bacs, il faudrait en amont ajouter un système d’électrovannes permettant de sélectionner le système d’eau à analyser⁵ Mais cela semble très simple comme modification.

À l’usage, ce robot est certainement assez contraignant : en plus du paramétrage via l’application, il faut reconditionner les produits dans les fioles du ReefBot, les placer au bon endroit et surveiller que les réactifs ne soient pas périmés …

Software

Je n’ai pas vu le moindre extrait de code, je doute d’ailleurs que ce projet soit ouvert ou libre ; mais je pense déjà à des utilisations intéressantes avec des systèmes RLIEH

Je me pose donc les questions suivantes :

Comment sont programmés les tests ?

Est-il facile d’ajouter ses propres tests, pour un nouveau produit par exemple ? Est-ce que le système propose des templates ou des fichiers de configuration permettant de préciser —sans toucher au code du core de l’application— la quantité du ou des réactifs à ajouter, son mode de mélange, une grille étalon de couleur de résultat …

Est-il possible de dialoguer avec le ReefBot via une API ?

Outre les alertes en cas de dépassement de seuil, il serait intéressant que les valeurs mesurées puissent être récupérées de manière automatisée par un système tiers.

Même si ce n’est pas encore le cas, cela le sera certainement à terme : cela décuplerait les cas d’utilisation de ce robot.

Quid des réactifs ou des catalyseurs non liquides, sous forme de poudre ?

je pense par exemple au test NO3 de tetra ou JBL ?

Vers un photomètre opensource ?

L’un des éléments clé du dispositif est le photomètre. Il semble que ce genre de dispositif soit réalisable en mode DIY : on trouve d’ailleurs des projets open source sur internet utilisant imprimante 3D et arduino pour un photomètre maison : Open-Source Photometric System for Enzymatic Nitrate Quantification

Je rêve donc que ce type de projet soit l’occasion de fédérer une communauté permettant la création d’un photomètre opensource avec son stack logiciel intégrable dans des outils comme le ReefBot ou les systèmes RLIEH et d’une communauté de testeurs partageant leurs tests et/ou leurs résultats.

L’agitateur de test colorimétrique

Moins ambitieux que le ReefBot ou le photomètre DIY, mais certainement très utile : l’agitateur magnétique pour test colorimétrique d’aquarium.

En gros, il s’agit d’un petit agitateur magnétique, agrémenté d’une LED blanche pour faciliter la détermination de la couleur obtenue, par des yeux humains. Le prix de cet agitateur est de 35€.

Bref, les univers du hobby et des hackers/makers s’attaquent également aux tests chimiques …

@suivre

1. Étape 4 du descriptif précédent
2. Tarifs au janvier 2019, hors solution d’étalonnage et réactifs
3. je dis commence à être commercialisé, car bien que l’entreprise Reef Kinetics existe, aucun tarif n’est publié
4. Un microcontrôleur serait certainement limitant pour les ajouts de tests (template text ou json vs binaire compilé)
5. Cela aurait également un impact direct sur l’interface de l’application puisque il faudrait un sélecteur de bac.