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Gezielter Laser tötet Unkraut, dünnt Pflanzen aus

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Der chemiefreie Ansatz von Carbon Robotics nutzt künstliche Intelligenz für hochpräzise Arbeiten in Sonderkulturen.

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Als Carbon Robotics vor vier Jahren gegründet wurde, lag der Schwerpunkt auf der Entwicklung von Bildverarbeitungssystemen und der Unkrauterkennung mit Blick auf eine präzise Steuerung. Das Unterscheidungsmerkmal dieses Start-ups war jedoch nicht ein präziseres Sprühsystem, sondern der Einsatz von Lasern. Das Unternehmen hat ein Gerät - den LaserWeeder - entwickelt, das Unkraut unterwegs erkennt und es mit einem Strahl vernichtet. Und jetzt erweitert es sein System um eine neue Funktion.

"Der Laser war das Ergebnis aller Versuche, die wir unternommen haben, um die effektivste Lösung zu finden", sagt Paul Mikesell, Gründer und CEO von Carbon Robotics. "Als wir merkten, dass der Laser funktioniert, haben wir viel Zeit damit verbracht, ihn auszuprobieren

Er weist darauf hin, dass die Präzision, die für die Unkrautbekämpfung mit dem Laser erforderlich ist, viel höher ist als bei der Verwendung einer Sprühdüse. "Die Genauigkeit und Granularität eines Lasers an der richtigen Stelle der Pflanze zu erreichen, ist schwieriger als bei jedem anderen Gerät", so Mikesell. "Wir müssen die richtige Stelle am Meristem des Unkrauts treffen, um es effizient abzutöten."

Das bedeutet, dass das Unkraut unterwegs mit 20 Joule Energie an der richtigen Stelle getroffen werden muss. Das Unternehmen nutzt präzise Bilderfassung in Kombination mit einem fortschrittlichen System künstlicher Intelligenz, um diese Aufgabe zu bewältigen. Landwirte, die hochwertige Spezialkulturen anbauen, interessieren sich vielleicht nicht für die künstliche Intelligenz, wohl aber für einen chemiefreien Ansatz zur Unkrautbekämpfung.

Das Unternehmen hat die Auslieferung von Maschinen an Betriebe in 17 Bundesstaaten und drei kanadischen Provinzen für 2023 geplant. Und Mikesell sagt, das Interesse wachse.

Neuer Service erweitert die Möglichkeiten

Kurz vor der World Ag Expo kündigte Carbon Robotics an, seine Maschine um eine Komponente zu erweitern - LaserThinning. Mit dem LaserWeeder können nun gezielt Bereiche von Gemüsekulturen ausgesät und anschließend ausgedünnt werden, um optimale Pflanzabstände, Wachstum und Erträge zu erzielen. Das Ausdünnen ist eine gängige Praxis für direkt gesäte Kulturen, einschließlich Blattgrün und Kohlpflanzen wie Salate und Brokkoli.

Dies erhöht den Präzisionsgrad des Systems, da es nicht nur Unkraut erkennt, sondern auch das Pflanzmuster analysiert, um den Bestand präzise auszulichten. Diese Aufgabe wird derzeit von chemischen Ausdünnungssystemen übernommen, doch laut Mikesell eliminiert der LaserWeeder die Risiken, die diese konventionellen Systeme mit sich bringen.

Er sagt, dass das Computer-Vision-System unterscheiden kann, ob nur eine Pflanze vorhanden ist, obwohl es zwei zu sein scheinen. "Wenn ich zum Beispiel als Landwirt über das Feld fahre, kann es sein, dass ich eine Vorhersage darüber habe, wo sich das ganze Unkraut befindet. Wenn ich versehentlich denke, dass es zwei Unkräuter gibt, obwohl es in Wirklichkeit nur eines ist, könnte ich einen großen Fehler machen und versehentlich eine Kultur ausdünnen, die eigentlich nötig wäre. Das ist es, was das Präzisionssystem zu vermeiden hilft

Der LaserWeeder kann über die iPad-Benutzeroberfläche auf Jäten, Ausdünnen oder Jäten und Ausdünnen eingestellt werden.

Das ist Präzisionsanwendung auf einem neuen Niveau - die Identifizierung der Pflanzen und die Bestimmung, welche davon entfernt werden müssen, um das beste Pflanzmuster für eine optimale Leistung zu erzielen. Mikesell sagt, dass das neuronale Netzwerk des Systems für jede Kultur in nur 24 bis 48 Stunden trainiert werden kann, was es Carbon Robotics ermöglicht, die Anforderungen der Landwirte an eine präzise Ausdünnung zu erfüllen.

Um ein System zu trainieren, muss der Computer oft mit Tausenden von Bildern konfrontiert werden, damit das System weiß, was es anvisieren soll. Mikesell sagt, der Schlüssel dazu sei das richtige Bildmaterial.

"Es ist leicht, einen Fehler zu machen und zu sagen, ich sammle 10.000 Bilder", sagt er. "Aber um in dieser Deep-Learning-Trainings-Pipeline effizient zu sein, muss man wissen, welches die wichtigsten 2.000 Bilder aus der Menge sind, die ich gesammelt habe."

Wenn man sich mehr darauf konzentriert, die richtigen Bilder zu verwenden, z. B. die Tageszeit, das Aussehen der Pflanzen bei Wind oder sogar eine Veränderung des Bodentyps, kann man die Präzision beim Ausdünnen und Unkrautmanagement erhöhen. Es ist dieser Präzisionsansatz innerhalb eines Präzisionssystems, der Effizienz bietet.

Leistung bei der Arbeit

Der Einsatz von Lasern gegen Unkraut klingt wie Science-Fiction, ist aber für Carbon Robotics Realität. Es ist ein chemiefreier Ansatz für die Unkrautbekämpfung und jetzt auch für die Ausdünnung von Kulturen, die im Spezialkulturengeschäft immer beliebter wird. Mikesell sagt, dass der Tag kommen könnte, an dem diese Maschine auch im Reihenanbau eingesetzt wird, aber das liegt noch in der Zukunft. Im Moment sind die hochwertigen Spezialkulturen im ganzen Land die größte Chance. Und im Jahr 2023 will er die Maschine nicht nur im Westen, sondern auch bei Landwirten im Osten vorstellen.

Der Strom für das Lasersystem kommt von einem PTO-Generator am LaserWeeder. Laut Mikesell benötigt das System eine Leistung von etwa 60 Kilowatt und kann von einem Traktor mit 110 PS oder mehr betrieben werden. Es gibt auch eine automatisierte Version, die das Unternehmen zu Demonstrationszwecken einsetzt, aber im Moment liegt der Schwerpunkt für den Markt auf einem Zuggerät. "Es gibt noch andere Probleme, die wir lösen müssen, bevor wir die autonome Maschine kommerziell nutzen können", erklärt er.

Mikesell fügt hinzu, dass ein Traktorhersteller, der einen 240-Volt-Stecker anbieten kann, ein Fortschritt für den LaserWeeder wäre, da er den Zapfwellengenerator überflüssig machen und das System vereinfachen würde.

Unter carbonrobotics.com können Sie mehr über das System erfahren und es in Aktion sehen. Das Unternehmen wird das Gerät in diesem Jahr auch auf einer Reihe von Messen vorstellen, um es in Aktion zu zeigen.