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Un laser mirato uccide le erbacce e dirada le colture

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L'approccio privo di sostanze chimiche di Carbon Robotics utilizza l'intelligenza artificiale per lavori di alta precisione nelle colture speciali.

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Quando Carbon Robotics ha iniziato la sua attività quattro anni fa, l'attenzione era rivolta allo sviluppo di sistemi di visione e all'identificazione delle erbe infestanti, con un occhio di riguardo per il controllo preciso. L'elemento di differenziazione di questa startup, tuttavia, non era un sistema di irrorazione più preciso, ma l'uso del laser. In effetti, l'azienda ha progettato un attrezzo - il LaserWeeder - che identifica le erbacce in movimento e le uccide con un raggio. E ora sta aggiungendo una nuova funzionalità al suo sistema.

"Il laser è stato il risultato di tutti i tentativi fatti per trovare la soluzione più efficace", spiega Paul Mikesell, fondatore e CEO di Carbon Robotics. "Quando abbiamo capito che potevamo far funzionare il laser, abbiamo passato molto tempo a provarlo"

Egli osserva che la precisione richiesta dall'uso del laser per controllare le erbe infestanti è molto più elevata rispetto all'uso di un ugello a spruzzo. "Ottenere il tipo di precisione e granularità per poter posizionare un laser nel punto giusto della pianta è più difficile di qualsiasi altro strumento che si possa vedere", osserva Mikesell. "Dobbiamo colpire il punto giusto del meristema delle erbacce per ucciderle in modo efficace"

Ciò significa colpire l'erbaccia in movimento nel punto giusto con 20 joule di energia. L'azienda utilizza una precisa acquisizione di immagini combinata con un sistema avanzato di intelligenza artificiale per portare a termine il lavoro. Sebbene agli agricoltori che coltivano colture speciali di alto valore possa non interessare l'intelligenza artificiale, sono interessati a un approccio privo di sostanze chimiche per fermare le erbacce.

L'azienda ha programmato la consegna delle macchine alle aziende agricole di 17 stati e tre province canadesi per il 2023. E Mikesell afferma che l'interesse sta crescendo.

Un nuovo servizio aggiunge capacità

Poco prima della World Ag Expo, Carbon Robotics ha annunciato l'aggiunta di un componente alla sua macchina: il LaserThinning. Il LaserWeeder può ora essere utilizzato per mirare ad aree di colture orticole che sono intenzionalmente sovraseminate e poi diradate per ottimizzare la spaziatura, la crescita e la resa delle colture. Il diradamento è una pratica comune per le colture a semina diretta, comprese le colture a foglia verde e a colza come lattughe e broccoli.

Questo aumenta il livello di precisione del sistema perché non solo identifica le erbe infestanti, ma analizza anche lo schema di semina per diradare la coltura con precisione. Si tratta di un ruolo attualmente svolto dai sistemi di diradamento chimici, ma Mikesell afferma che il LaserWeeder elimina i rischi creati da questi sistemi convenzionali.

Secondo Mikesell, il sistema di visione computerizzata è in grado di distinguere quando c'è una sola coltura, mentre potrebbero sembrarne due. "Per esempio, se io sono un coltivatore e sto andando avanti nel campo, potrei avere una previsione su dove si trovano tutte le erbacce. Se per sbaglio penso che ci siano due erbacce quando in realtà ce n'è solo una, potrei commettere un errore madornale e diradare per sbaglio una coltura necessaria. Questo è ciò che il sistema di precisione aiuta a evitare"

Il LaserWeeder può essere impostato in modalità diserbo, diradamento o diserbo e diradamento tramite l'interfaccia dell'iPad.

Si tratta di un'applicazione di precisione a un nuovo livello: identificare le colture e determinare quali devono essere eliminate per ottenere il miglior schema di semina e le massime prestazioni. Mikesell afferma che la rete neurale del sistema può essere addestrata per ogni coltura in appena 24-48 ore, consentendo a Carbon Robotics di soddisfare le esigenze di diradamento di precisione degli agricoltori.

L'addestramento di un sistema spesso richiede l'esposizione del computer a migliaia di immagini, in modo che il sistema sappia quali sono gli obiettivi da raggiungere. Secondo Mikesell, la chiave è avere le immagini giuste.

"È facile commettere un errore e dire che raccoglierò 10.000 immagini", afferma. "Ma per essere efficienti in questa pipeline di addestramento all'apprendimento profondo, è necessario sapere quali sono le 2.000 immagini più importanti tra quelle raccolte"

La maggiore attenzione nel conoscere le immagini giuste da utilizzare, come l'ora del giorno, l'aspetto della coltura quando c'è vento o persino un cambiamento nel tipo di terreno, può aumentare la precisione per il diradamento e la gestione delle erbe infestanti. È l'approccio di precisione all'interno di un sistema di precisione che offre efficienza.

Potenza al lavoro

L'uso del laser sulle erbacce sembra fantascienza, ma per Carbon Robotics è realtà. Si tratta di un approccio privo di sostanze chimiche al controllo delle erbe infestanti e ora al diradamento delle colture, che sta guadagnando popolarità nel settore delle colture speciali. Mikesell dice che potrebbe arrivare il giorno in cui questa macchina entrerà nel mondo delle colture a file, ma questo è il futuro. Per il momento, le colture speciali di alto valore in tutto il Paese rappresentano l'opportunità principale. E nel 2023 ha in programma di mostrare la macchina anche ai coltivatori dell'Est, oltre che in Occidente.

L'elettricità per il sistema laser proviene da un generatore a presa di forza sul LaserWeeder. Mikesell afferma che il sistema richiede circa 60 kilowatt di potenza e può essere azionato da un trattore da 110 CV o più grande. Esiste anche una versione automatizzata che l'azienda utilizza come macchina dimostrativa, ma per il momento l'unità a trazione è l'obiettivo del mercato. "Ci sono altri problemi che dobbiamo risolvere prima di poter utilizzare la macchina autonoma a livello commerciale", osserva.

Mikesell aggiunge che un produttore di trattori in grado di offrire una spina da 240 volt sarebbe un passo avanti per il LaserWeeder, eliminando la necessità di un generatore a presa di forza e semplificando il sistema.

Per saperne di più sul sistema e vederlo in azione, visitate il sito carbonrobotics.com. Quest'anno, inoltre, l'azienda porterà l'unità a una serie di fiere per dimostrarla in azione.