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Un laser ciblé tue les mauvaises herbes et éclaircit les cultures

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L'approche sans produits chimiques de Carbon Robotics utilise l'intelligence artificielle pour un travail de haute précision dans les cultures spécialisées.

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Lorsque Carbon Robotics a démarré ses activités il y a quatre ans, l'accent était mis sur le développement de systèmes de vision et l'identification des mauvaises herbes, dans l'optique d'un contrôle précis. L'élément différenciateur de cette startup n'était toutefois pas un système de pulvérisation plus précis, mais l'utilisation de lasers. En effet, l'entreprise a conçu un outil - le LaserWeeder - qui identifie les mauvaises herbes sur le terrain et les tue à l'aide d'un faisceau. Aujourd'hui, elle ajoute une nouvelle fonctionnalité à son système.

"Le laser est le résultat de toutes les tentatives que nous avons faites pour trouver la solution la plus efficace", explique Paul Mikesell, fondateur et PDG de Carbon Robotics. "Lorsque nous avons réalisé que nous pouvions faire fonctionner le laser, nous avons passé beaucoup de temps à le tester

Il note que la précision requise pour l'utilisation de lasers dans la lutte contre les mauvaises herbes est beaucoup plus élevée que celle requise pour l'utilisation d'une buse de pulvérisation. "Il est plus difficile d'obtenir la précision et la granularité nécessaires pour placer un laser au bon endroit de la plante que n'importe quel autre outil", note Mikesell. "Nous devons atteindre le bon endroit du méristème des mauvaises herbes pour les tuer efficacement

Cela signifie qu'il faut frapper la mauvaise herbe au bon endroit avec 20 joules d'énergie. L'entreprise utilise une capture d'image précise combinée à un système d'intelligence artificielle avancé pour faire le travail. Les agriculteurs qui produisent des cultures spécialisées à haute valeur ajoutée ne se soucient peut-être pas de l'intelligence artificielle, mais ils sont intéressés par une approche sans produits chimiques pour lutter contre les mauvaises herbes.

L'entreprise a prévu de livrer des machines à des exploitations agricoles dans 17 États et trois provinces du Canada d'ici 2023. Et Mikesell affirme que l'intérêt est croissant.

Un nouveau service ajoute des capacités

Juste avant la World Ag Expo, Carbon Robotics a annoncé qu'elle ajoutait un composant à sa machine : le LaserThinning. Le LaserWeeder peut désormais être utilisé pour cibler les zones de cultures légumières qui sont délibérément sursemées puis éclaircies afin d'optimiser l'espacement, la croissance et le rendement des cultures. L'éclaircissage est une pratique courante pour les cultures à semis direct, notamment les cultures vertes à feuilles et les cultures de choux telles que les laitues et les brocolis.

Le niveau de précision du système s'en trouve accru, car il ne se contente pas d'identifier les mauvaises herbes, mais analyse également le schéma de plantation pour éclaircir la culture avec précision. Ce rôle est actuellement assumé par les systèmes d'éclaircissage chimique, mais Mikesell affirme que le LaserWeeder élimine les risques créés par ces systèmes conventionnels.

Il explique que le système de vision par ordinateur peut distinguer s'il n'y a qu'une seule culture alors qu'il pourrait y en avoir deux. "Par exemple, si je suis un agriculteur et que je me promène dans le champ, je peux avoir une idée de l'endroit où se trouvent toutes les mauvaises herbes. Si je pense accidentellement qu'il y a deux mauvaises herbes alors qu'en réalité il n'y en a qu'une, je pourrais commettre une énorme erreur et éclaircir accidentellement une culture qui est nécessaire. C'est ce que le système de précision permet d'éviter"

Le LaserWeeder peut être réglé en mode désherbage, en mode éclaircissage ou en mode désherbage et éclaircissage à l'aide de son interface iPad.

Il s'agit là d'une application de précision d'un nouveau niveau : identifier les cultures et déterminer celles qui doivent être arrachées pour obtenir le meilleur schéma de plantation et des performances optimales. Mikesell explique que le réseau neuronal du système peut être entraîné pour chaque culture en seulement 24 à 48 heures, ce qui permet à Carbon Robotics de répondre aux besoins d'éclaircissage de précision d'un agriculteur.

Pour former un système, il faut souvent exposer l'ordinateur à des milliers d'images afin que le système sache ce qu'il doit cibler. Selon Mikesell, la clé est d'avoir les bonnes images.

"Il est facile de se tromper et de dire que je vais rassembler 10 000 images", explique-t-il. "Mais pour être efficace dans ce pipeline de formation à l'apprentissage profond, il faut savoir quelles sont les 2 000 images les plus importantes de l'ensemble que j'ai rassemblé

En se concentrant davantage sur la connaissance des bonnes images à utiliser, comme l'heure de la journée, l'aspect de la culture lorsqu'il y a du vent, ou même un changement dans le type de sol, on peut améliorer la précision de l'éclaircissage et de la gestion des mauvaises herbes. C'est cette approche de précision au sein d'un système de précision qui offre l'efficacité.

La puissance à l'œuvre

L'utilisation de lasers sur les mauvaises herbes peut sembler relever de la science-fiction, mais c'est une réalité pour Carbon Robotics. Il s'agit d'une approche sans produits chimiques de la lutte contre les mauvaises herbes, et maintenant de l'éclaircissement des cultures, qui gagne en popularité dans le secteur des cultures spécialisées. Selon M. Mikesell, le jour viendra peut-être où cette machine sera utilisée dans les cultures en rangs, mais ce n'est que partie remise. Pour l'instant, les cultures spécialisées à haute valeur ajoutée dans tout le pays constituent le principal débouché. Et en 2023, il prévoit de montrer la machine aux producteurs de l'Est, au-delà de l'Ouest.

L'électricité nécessaire au système laser provient d'un générateur à prise de force installé sur le LaserWeeder. Mikesell explique que le système nécessite environ 60 kilowatts de puissance et qu'il peut être utilisé par un tracteur de 110 chevaux ou plus. Il existe également une version automatisée que l'entreprise utilise comme machine de démonstration, mais pour l'instant, c'est une unité à traction qui est privilégiée pour le marché. "Nous devons résoudre d'autres problèmes avant de pouvoir utiliser la machine autonome à des fins commerciales", fait-il remarquer.

M. Mikesell ajoute qu'un fabricant de tracteurs capable d'offrir une prise de 240 volts constituerait une avancée pour le LaserWeeder, en éliminant le besoin d'un générateur de prise de force et en simplifiant le système.

Pour en savoir plus sur le système et le voir à l'œuvre, consultez le site carbonrobotics.com. L'entreprise emmènera également l'unité dans plusieurs salons cette année pour en faire la démonstration.