Les robots désherbeurs laser de Carbon Robotic

Carbon Robotics a lancé le LaserWeeder à traction en 2022. L'entreprise a également lancé une version sur chenilles de son outil de gestion des mauvaises herbes lors du World Ag Expo en février 2024. (Photo : Carbon Robotics)

Carbon Robotics a utilisé la vision par ordinateur, l'intelligence artificielle (IA) et les lasers pour lutter contre les mauvaises herbes. Son succès sur le terrain a convaincu les producteurs de cultures spécialisées du monde entier d'adopter son outil de désherbage. L'année dernière, les ventes de LaserWeeder ont triplé par rapport à 2022.

« Nos clients ont désherbé au laser pendant plus de 50 000 heures au total l'année dernière sur plus de 100 cultures différentes, réalisant des économies importantes sur les coûts de désherbage et signalant des augmentations substantielles du rendement et de la qualité des cultures », a déclaré Paul Mikesell, PDG et fondateur de Carbon Robotics, basé à Seattle, Washington.

Lorsque Mikesell a créé l'entreprise en 2018, sa première mission a été de perfectionner un système d'IA capable d'identifier les cultures et les mauvaises herbes. Plusieurs générations plus tard, le système utilisé par l'outil tracté par tracteur peut voir et apprendre tout au long de son parcours dans le champ, garantissant ainsi un désherbage avec une précision quasi-laser.

« C'est une partie de notre spécialité aujourd'hui », a déclaré Mikesell. « Notre système de vision par ordinateur basé sur l'IA identifie les mauvaises herbes sur place grâce à ce que voit la caméra. Ensuite, grâce à des systèmes optiques et de contrôle, nous pouvons cibler chaque laser sur les mauvaises herbes. Depuis le bas de la machine, un faisceau laser frappe la mauvaise herbe identifiée. Nous utilisons l'énergie thermique du laser pour brûler le méristème, qui est le centre de croissance de la plante. Le processus est rapide. Nous avons ainsi éliminé tous les produits chimiques. »

Pas de mauvaises herbes, pas de produits chimiques

Chaque LaserWeeder est équipé d'un générateur embarqué, alimenté par la prise de force du tracteur, qui alimente 30 lasers individuels de 150 W, 42 caméras haute résolution et le système de contrôle lui-même. Les lasers seraient prêts à s'allumer toutes les 50 millisecondes, éradiquant jusqu'à 300 000 mauvaises herbes sur une superficie de 400 à 12 hectares par heure. L'entreprise affirme que le LaserWeeder permet de réduire les coûts de désherbage de 80 %.

« Il y a beaucoup d’énergie là-dedans », a déclaré Mikesell, « et nous tuons ces mauvaises herbes. »

Les ingénieurs en équipements agricoles recherchent depuis longtemps une technologie qui aidera les équipements d’application et leurs opérateurs à réduire les apports chimiques.

« L'absence de pulvérisation présente de nombreux avantages », a déclaré Mikesell. « Il y a bien sûr les effets du ruissellement en aval. Mais le plus important que nous ayons découvert est peut-être que les producteurs obtiennent d'importantes augmentations de rendement, car les herbicides ont tendance à retarder le cycle végétatif des cultures. Sans pulvérisation, les rendements sont bien meilleurs. Les clients obtiennent des récoltes de meilleure qualité, avec un pourcentage plus élevé de récoltes. Cela se traduit par une augmentation des volumes récoltés et, par conséquent, des revenus. »

Robot monté sur attelage

Lorsque Carbon Robotics a présenté pour la première fois aux producteurs son projet, elle l'a fait avec un robot autonome et automoteur. Cette machine, de forme carrée, est propulsée par un moteur diesel Cummins QSF2.8 de 74 ch qui entraîne des moteurs hydrauliques sur chacune des quatre roues. Bien que le prototype soit toujours utilisé pour des démonstrations sur le terrain, l'entreprise a finalement lancé son produit sur le marché début 2022 avec un outil de 6 mètres de large tracté par un tracteur standard équipé d'un attelage trois points de catégorie 3.

Paul Mikesell, PDG et fondateur de Carbon Robotics. (Photo : Carbon Robotics)

« Il y a de nombreux défis réglementaires à relever pour rendre le robot autonome viable, et de nombreux cas d'exception », a déclaré Mikesell. « Il faut résoudre tellement d'exceptions pour le rendre utilisable – comme les tuyaux d'irrigation, les fossés et les rochers – que nous ne voulions pas que ce processus empêche les clients de bénéficier des LaserWeeders. Chaque exploitation est différente et chaque agriculteur a sa propre méthode. Sortir une machine d'un hangar et la transporter jusqu'au champ est complexe, et cela implique des décisions que les gens prennent au quotidien. Nous avons pensé qu'il était bien plus judicieux de leur laisser la gestion de ces processus avec quelqu'un dans la cabine du tracteur. »

Plutôt que de naviguer entre le point A et le point B, le LaserWeeder d'aujourd'hui utilise ses caméras et son apprentissage en profondeur pour automatiser complètement le travail monotone de désherbage manuel d'hectares d'ingrédients de salade à venir.

« Si un producteur emploie des dizaines de personnes pour arracher les mauvaises herbes, on peut les remplacer par une seule personne conduisant un tracteur. Et cela représente toujours un avantage financier considérable », a déclaré Mikesell. « Nous insistons toujours sur le fait que nous ne supprimons pas vraiment d'emplois. Les agriculteurs peinent à trouver du personnel pour effectuer ce travail. Nous utilisons la technologie pour leur permettre de se développer à grande échelle sans avoir à faire face à la demande de main-d'œuvre. »

De plus, la plupart des agriculteurs qui souhaitent savoir ce que signifie un LaserWeeder pour leurs opérations individuelles disposent déjà d’une flotte de tracteurs pour tirer la machine.

Le Track LaserWeeder permet une utilisation sur tous types de terrains, y compris les sols tourbeux. (Photo : Carbon Robotics)

Dernières mises à jour révélées

Lors du World Ag Expo de février à Tulare, en Californie, Carbon Robotics a présenté plusieurs mises à jour du LaserWeeder, notamment un modèle suivi et des améliorations logicielles.

Le nouveau Track LaserWeeder utilise deux systèmes conçus en collaboration avec Soucy International, spécialiste canadien des chenilles, et GK Machine, fabricant d'équipement agricole et sous-traitant basé en Oregon. L'utilisation de chenilles plutôt que de roues devrait permettre d'optimiser l'utilisation de l'outil sur une grande variété de sols, y compris les sols tourbeux, et de minimiser le compactage de la machine de 5 700 kg. L'entreprise a indiqué avoir déjà reçu des commandes pour ce désherbeur à chenilles et que les premières unités ont été livrées aux producteurs.

« Les chenilles personnalisées augmentent la polyvalence et la flexibilité du LaserWeeder et permettent le désherbage laser à davantage de régions et d'exploitations aux sols variés », a déclaré John Mey, vice-président produit chez Carbon Robotics. « En augmentant la pression au sol à 6,5 psi et en prenant en charge un espacement des rangs de 64 à 90 pouces, les producteurs des régions à sols tourbeux peuvent désormais utiliser le LaserWeeder pour effectuer le travail d'une équipe de désherbage manuel de 75 personnes, bénéficier d'une alternative aux herbicides et bénéficier des avantages de production liés à la non-perturbation du sol. »

Lors du salon, la société a également présenté à ses clients des données spatiales visualisées, qui, selon elle, permettront aux producteurs d'accéder aux mesures des champs, des cultures et des mauvaises herbes au sein de son Carbon Ops Center, notamment le nombre de peuplements, la densité, le type, la taille moyenne des plantes et la distribution.

« Nous travaillons en interne sur le Carbon Ops Center depuis un certain temps », a déclaré Mikesell, « et cette mise à jour permet aux producteurs d'analyser les cultures et les adventices, leur permettant ainsi de suivre l'évolution de leurs champs au fil du temps. Le système permet aux producteurs de déterminer l'origine des adventices : ils peuvent les visualiser sur la carte et observer leur apparition et leur propagation dans le champ. Grâce à cette vue, ils peuvent voir, par exemple, s'ils récoltent du pourpier dans un fossé d'irrigation. Nous décomposons les données par type d'adventice afin de pouvoir identifier l'espèce de la plante, ce qui est très utile. »

Cette technologie ne se limite pas à l'enregistrement des mauvaises herbes, a déclaré Mikesell. « Les producteurs peuvent également l'utiliser pour suivre la croissance de leurs cultures, leur taille et leur état de santé. Nous allons également continuer à développer ces fonctionnalités. Plusieurs mises à jour logicielles seront disponibles cette année pour permettre aux agriculteurs d'obtenir davantage d'informations sur l'état de leurs champs. Nous pouvons y parvenir grâce à l'apprentissage en cours sur ces machines. »

L'entreprise a également annoncé que l'application iPad qui gère l'appareil est désormais traduite en huit langues, dont l'espagnol et l'anglais. « Comme nous sommes désormais très présents en Europe, nous proposons des traductions en français, allemand, danois, polonais, roumain et néerlandais », a déclaré Mikesell. « Et même si l'Australie n'a pas besoin de traduction, nous y vendons également de nombreux appareils. »

L'éclairage du lit de culture garantit la collaboration des caméras et des lasers à tout moment de la journée, chaque laser atteignant les mauvaises herbes avec une précision millimétrique. (Photo : Carbon Robotics)

Carottes et bok choy

Le LaserWeeder est actuellement programmé pour fonctionner sur 100 cultures différentes, dont les plus courantes de nos jours sont les oignons, les carottes et la laitue – toutes des cultures qui passent du champ à l’épicerie en l’espace de quelques jours.

« Nous cultivons de tout, des radis au pak-choï, en passant par le brocoli et le chou-fleur », explique Mikesell, « et nous pouvons sélectionner un nouveau type de culture en 24 heures. Lorsque nous arrivons dans un nouveau champ, nous prenons des photos, entraînons l'IA et nous sommes prêts à travailler dès le lendemain. La machine continue d'apprendre et s'améliore sans cesse. »

En tant qu'entreprise technologique, Carbon Robotics collabore avec plusieurs sous-traitants pour produire le robot désherbant. L'assemblage final a lieu dans la banlieue de Détroit.

Pour soutenir la croissance continue et le développement de nouveaux produits, Carbon Robotics a déclaré avoir levé 43 millions de dollars de nouveaux capitaux en 2023, portant son financement total à 80 millions de dollars depuis sa création.

Cet article a été initialement publié dans le numéro d’avril 2024 du magazine Power Progress.