I robot diserbanti laser di Carbon Robotic

Carbon Robotics ha lanciato per la prima volta il LaserWeeder a trazione nel 2022. L'azienda ha presentato una versione cingolata del suo strumento per la gestione delle erbe infestanti durante la World Ag Expo nel febbraio 2024. (Foto: Carbon Robotics)

Carbon Robotics ha impiegato la visione artificiale, l'intelligenza artificiale (IA) e i laser per tenere a bada le erbacce, e il suo successo sul campo ha convinto i coltivatori specializzati di tutto il mondo a utilizzare il suo strumento per il controllo delle erbe infestanti. Lo scorso anno, l'azienda ha visto le vendite di LaserWeeder triplicarsi rispetto al 2022.

"Lo scorso anno i nostri clienti hanno effettuato la diserbatura laser per un totale di oltre 50.000 ore su più di 100 colture diverse, ottenendo notevoli risparmi sui costi di controllo delle erbacce e segnalando aumenti sostanziali nella resa e nella qualità del raccolto", ha affermato Paul Mikesell, CEO e fondatore di Carbon Robotics, con sede a Seattle, Washington.

Quando Mikesell ha fondato l'azienda nel 2018, il suo primo compito è stato quello di perfezionare un sistema di intelligenza artificiale in grado di identificare colture ed erbacce. Diverse generazioni dopo, il sistema impiegato dall'attrezzo trainato dal trattore è in grado di vedere e apprendere mentre si muove nel campo, garantendo la rimozione delle erbacce con una precisione laser, letteralmente.

"Questo fa parte della nostra specialità oggi", ha detto Mikesell. "Il nostro sistema di visione artificiale basato sull'intelligenza artificiale identifica le erbacce in loco in base a ciò che vede la telecamera. Quindi, utilizzando ottiche e sistemi di controllo, siamo in grado di indirizzare ogni laser sulle erbacce. Dalla base della macchina, un raggio laser colpisce l'erbaccia che abbiamo identificato. Utilizziamo l'energia termica del laser per bruciare il meristema, che è il centro di crescita della pianta. Lo fa a velocità elevata. Abbiamo eliminato completamente le sostanze chimiche."

Nessuna erbaccia, nessuna sostanza chimica

Ogni LaserWeeder è dotato di un generatore di bordo azionato dalla presa di forza (PTO) del trattore per alimentare 30 laser individuali da 150 W, 42 telecamere ad alta risoluzione e il sistema di controllo stesso. I laser sono pronti a sparare ogni 50 millisecondi, estirpando fino a 300.000 erbe infestanti su superfici da 0,5 a 1,2 ettari all'ora. L'azienda ha affermato che l'attrezzo LaserWeeder può ridurre i costi di diserbo dell'80%.

"C'è molta potenza lassù", ha detto Mikesell, "e stiamo eliminando queste erbacce".

Gli ingegneri addetti alle attrezzature agricole sono da tempo alla ricerca di tecnologie che consentano alle attrezzature e ai loro operatori di ridurre l'impiego di sostanze chimiche.

"Ci sono molti effetti collaterali positivi nel non irrorare", ha detto Mikesell. "Ci sono gli effetti a valle del deflusso, ovviamente. Ma forse la cosa più importante che abbiamo scoperto è che i coltivatori stanno ottenendo grandi aumenti di resa perché gli erbicidi tendono a ritardare il ciclo vegetativo delle colture. Quando non è necessario irrorare, si ottiene una resa molto migliore. I clienti ottengono raccolti di qualità migliore, con una percentuale maggiore di loro che si presenta al raccolto. Questo ha portato a un aumento del volume di raccolto nei campi e, di conseguenza, a maggiori entrate".

Robot montato sul gancio

Quando Carbon Robotics mostrò per la prima volta ai coltivatori il suo lavoro, lo fece con un robot autonomo e semovente. La macchina, a forma di scatola, è alimentata da un motore diesel Cummins QSF2.8 da 74 CV che aziona motori idraulici su ciascuna delle quattro ruote. Sebbene il prototipo sia ancora utilizzato per le dimostrazioni sul campo, l'azienda ha lanciato sul mercato all'inizio del 2022 un attrezzo largo 6 metri, trainato da un trattore standard per colture a filari dotato di attacco a tre punti di categoria 3.

Paul Mikesell, CEO e fondatore di Carbon Robotics. (Foto: Carbon Robotics)

"Ci sono parecchie sfide normative da superare per rendere il robot autonomo praticabile, e molti casi eccezionali", ha affermato Mikesell. "È necessario risolvere così tante eccezioni per renderlo utilizzabile – come tubi di irrigazione, fossati e rocce – che non volevamo che questo processo ostacolasse i clienti che beneficiano dell'utilizzo di LaserWeeders. Ogni azienda agricola è diversa e ogni agricoltore fa le cose a modo suo. Ci sono molti aspetti da considerare quando si tira fuori una macchina da un capannone e la si trasporta sul campo, e questo implica decisioni che le persone prendono quotidianamente. Abbiamo ritenuto che fosse molto meglio lasciare che continuassero a gestire questi processi con qualcuno nella cabina del trattore."

Invece di navigare tra il punto A e il punto B, l'attuale LaserWeeder sfrutta le sue telecamere e il deep learning per automatizzare completamente il monotono lavoro di diserbare a mano ettari di futuri ingredienti per l'insalata.

"Se un coltivatore ha decine di persone che estirpano le erbacce, può sostituirle con una sola persona che guida un trattore. E questo rappresenta comunque un ottimo vantaggio in termini di costi", ha affermato Mikesell. "Una cosa che sottolineiamo sempre è che non stiamo realmente eliminando posti di lavoro. Gli agricoltori fanno fatica a trovare persone che svolgano questo lavoro. Stiamo utilizzando la tecnologia per consentire loro di coltivare su larga scala senza dover faticare a soddisfare la domanda di manodopera".

Inoltre, la maggior parte degli agricoltori che vogliono sapere che cosa comporterà un LaserWeeder per le loro singole attività dispongono già di una flotta di trattori per trainare la macchina.

Il Track LaserWeeder può essere utilizzato in tutti i tipi di campo, compresi i terreni fangosi. (Foto: Carbon Robotics)

Ultimi aggiornamenti rivelati

Durante la World Ag Expo di febbraio tenutasi a Tulare, in California, Carbon Robotics ha presentato diverse novità sul LaserWeeder, tra cui un modello cingolato e miglioramenti del software.

Il nuovo Track LaserWeeder utilizza due sistemi realizzati in collaborazione con Soucy International, azienda canadese specializzata in cingoli, e GK Machine, un OEM e produttore conto terzi di attrezzature agricole in Oregon. L'applicazione di cingoli anziché ruote dovrebbe estendere l'utilizzo dell'attrezzo a un'ampia gamma di tipi di terreno, compresi i terreni fangosi, e ridurre al minimo la compattazione causata dalla macchina da 5.500 kg. L'azienda ha dichiarato di aver già ricevuto ordini per il cingolo e che le prime unità sono state consegnate ai coltivatori.

"I cingoli personalizzati ampliano la versatilità e la flessibilità del LaserWeeder e consentono il diserbo laser a più regioni e aziende agricole con diverse tipologie di terreno", ha affermato John Mey, vicepresidente di prodotto di Carbon Robotics. "Migliorando la pressione al suolo a 6,5 psi e supportando una distanza tra le file da 162 a 237 cm, i coltivatori delle regioni con terreni fangosi possono ora utilizzare il LaserWeeder per svolgere il lavoro di una squadra di diserbo manuale di 75 persone, disporre di un'alternativa agli erbicidi e ottenere i vantaggi produttivi derivanti dall'assenza di alterazioni del terreno".

In occasione della fiera, l'azienda ha inoltre presentato ai propri clienti dati spaziali visualizzati, che consentiranno ai coltivatori di accedere a parametri relativi a campi, raccolti ed erbacce all'interno del suo Carbon Ops Center, tra cui conteggio delle piante, densità, tipo, dimensione media delle piante e distribuzione.

"Lavoriamo internamente al Carbon Ops Center da parecchio tempo", ha affermato Mikesell, "e questo aggiornamento permette ai coltivatori di effettuare analisi sulle colture e sulle erbe infestanti, consentendo loro di vedere cosa succede nei loro campi nel tempo. I coltivatori possono usare il sistema per capire da dove provengono le erbe infestanti: possono visualizzarle sulla mappa e osservarle comparire e diffondersi nel campo. Con questa visuale, possono vedere, ad esempio, che stanno raccogliendo portulaca da un canale di irrigazione. Suddividiamo i dati per tipo di erba infestante, in modo da poter effettivamente identificare la specie della pianta, il che è molto, molto utile".

La tecnologia è utile non solo per registrare la popolazione delle erbe infestanti, ha affermato Mikesell. "I coltivatori possono anche usarla per vedere quanta coltura sta crescendo e quanto è grande e sana. Continueremo ad ampliare anche questa funzionalità. Quest'anno pubblicheremo diversi altri aggiornamenti software per consentire agli agricoltori di ottenere molte più informazioni su ciò che accade nei campi. Possiamo farlo perché queste macchine sono già in fase di apprendimento nei campi."

L'azienda ha anche annunciato che l'applicazione per iPad che gestisce l'attrezzo è ora tradotta in otto lingue, tra cui spagnolo e inglese. "Dato che ormai siamo molto presenti in Europa, disponiamo di traduzioni in francese, tedesco, danese, polacco, rumeno e olandese", ha affermato Mikesell. "E sebbene l'Australia non abbia bisogno di una traduzione, abbiamo venduto molte unità anche lì".

L'illuminazione del letto di coltivazione garantisce che telecamere e laser lavorino insieme in qualsiasi momento della giornata, con ogni laser che colpisce le erbacce con precisione millimetrica. (Foto: Carbon Robotics)

Carote e pak choi

Attualmente, LaserWeeder è programmato per funzionare con 100 colture diverse, tra cui le più comuni al giorno d'oggi sono cipolle, carote e lattuga, tutte colture che passano dal campo al negozio di alimentari nell'arco di pochi giorni.

"Coltiviamo di tutto, dai ravanelli al pak-choi, dai broccoli ai cavolfiori", ha detto Mikesell, "e possiamo scegliere un nuovo tipo di coltura in 24 ore. Quando arriviamo in un nuovo campo, scattiamo foto, addestriamo l'IA e siamo pronti a partire il giorno dopo. La macchina continua a imparare da questa esperienza e continuerà a migliorare."

In qualità di azienda tecnologica, Carbon Robotics collabora con diversi produttori conto terzi per la produzione del robot diserbante. L'assemblaggio finale avviene nella periferia di Detroit.

Per sostenere la crescita continua e lo sviluppo di nuovi prodotti, Carbon Robotics ha dichiarato di aver raccolto 43 milioni di dollari in nuovo capitale nel 2023, portando il finanziamento totale a 80 milioni di dollari dalla sua fondazione.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato nel numero di aprile 2024 della rivista Power Progress.