Robôs capinadores com laser da Carbon Robotic

A Carbon Robotics lançou o LaserWeeder de tração em 2022. A empresa lançou uma versão de esteira de sua ferramenta de controle de ervas daninhas durante a World Ag Expo em fevereiro de 2024. (Foto: Carbon Robotics)

A Carbon Robotics empregou visão computacional, inteligência artificial (IA) e lasers para ajudar a manter as ervas daninhas sob controle, e seu sucesso em campo convenceu produtores de culturas especializadas em todo o mundo a empregar seu implemento de controle de ervas daninhas. No ano passado, as vendas do LaserWeeder triplicaram em comparação com 2022.

“Nossos clientes realizaram capina a laser por mais de 50.000 horas no ano passado em mais de 100 culturas diferentes, obtendo grandes economias em custos de controle de ervas daninhas e relatando aumentos substanciais no rendimento e na qualidade das culturas”, disse Paul Mikesell, CEO e fundador da Carbon Robotics, sediada em Seattle, Washington.

Quando Mikesell fundou a empresa em 2018, sua primeira tarefa foi aperfeiçoar um sistema de IA que pudesse identificar plantações e ervas daninhas. Várias gerações depois, o sistema empregado pelo implemento puxado por trator consegue ver e aprender enquanto se desloca pelo campo, garantindo que as ervas daninhas sejam removidas com precisão semelhante à de um laser — literalmente.

“Isso faz parte da nossa especialidade hoje”, disse Mikesell. “Nosso sistema de visão computacional com IA identifica ervas daninhas no local com base no que a câmera vê. Então, usando sistemas ópticos e de controle, conseguimos direcionar cada laser para as ervas daninhas. Da parte inferior da máquina, um feixe de laser atinge a erva daninha que identificamos. Usamos a energia térmica do laser para queimar o meristema, que é o centro de crescimento da planta. Ele faz isso com rapidez. Eliminamos todos os produtos químicos.”

Sem ervas daninhas, sem produtos químicos

Cada LaserWeeder possui um gerador de bordo acionado pela tomada de força (TDF) do trator para alimentar 30 lasers individuais de 150 W, 42 câmeras de alta resolução e o próprio sistema de controle. Os lasers estão prontos para disparar a cada 50 milissegundos, erradicando até 300.000 ervas daninhas em um a três acres a cada hora. A empresa afirmou que o implemento LaserWeeder pode reduzir os custos de controle de ervas daninhas em 80%.

“Há muita energia lá em cima”, disse Mikesell, “e estamos matando essas ervas daninhas”.

Engenheiros de equipamentos agrícolas há muito buscam tecnologias que ajudem os equipamentos de aplicação e seus operadores a reduzir o uso de produtos químicos.

“Há muitos efeitos colaterais positivos em não pulverizar”, disse Mikesell. “Há os efeitos do escoamento, é claro. Mas talvez a maior descoberta que fizemos foi que os produtores estão obtendo grandes aumentos de produtividade porque os herbicidas tendem a atrasar as lavouras em seu ciclo de crescimento. Quando não é preciso pulverizar, a produtividade é muito maior. Os clientes estão obtendo safras de melhor qualidade, com uma porcentagem maior delas chegando à colheita. Isso levou a um maior volume de produção dos campos e, consequentemente, a uma maior renda.”

Robô montado em engate

Quando a Carbon Robotics mostrou aos produtores pela primeira vez o que estava desenvolvendo, o fez com um robô autônomo e autopropelido. A máquina, em formato de caixa, é movida por um motor diesel Cummins QSF2.8 de 74 cv, que aciona motores hidráulicos em cada uma das quatro rodas. Embora o protótipo ainda seja usado para demonstrações em campo, a empresa finalmente lançou o produto no início de 2022 com um implemento de 6 metros de largura, puxado por um trator de cultivo em linha padrão equipado com engate de três pontos de categoria 3.

Paul Mikesell, CEO e fundador da Carbon Robotics. (Foto: Carbon Robotics)

“Existem diversos desafios regulatórios a serem superados para tornar o robô autônomo viável, além de muitos casos de exceção”, disse Mikesell. “É preciso resolver tantas exceções para torná-lo utilizável – como canos de irrigação, valas e pedras – que não queríamos que esse processo atrapalhasse os clientes que se beneficiam do uso dos LaserWeeders. Cada fazenda é diferente e cada agricultor faz as coisas de uma maneira especial. Tirar uma máquina do galpão e transportá-la para o campo envolve muita coisa, e isso envolve decisões que as pessoas lidam todos os dias. Achamos que seria muito melhor deixar que eles continuassem gerenciando esses processos com alguém na cabine do trator.”

Em vez de navegar entre os pontos A e B, o LaserWeeder atual emprega suas câmeras e aprendizado profundo para automatizar completamente o trabalho monótono de capinar manualmente hectares de futuros ingredientes para salada.

“Se um produtor tem dezenas de pessoas arrancando ervas daninhas, você pode substituí-las por uma pessoa dirigindo um trator. E isso ainda representa um ótimo custo-benefício”, disse Mikesell. “Uma coisa que sempre ressaltamos é que não estamos realmente eliminando empregos. Os agricultores estão com dificuldade para encontrar pessoas para fazer esse trabalho. Estamos usando a tecnologia para permitir que os agricultores cultivem em escala sem ter dificuldade para atender à demanda de mão de obra.”

Além disso, a maioria dos agricultores que querem saber o que um LaserWeeder significará para suas operações individuais já tem uma frota de tratores para puxar a máquina.

O Track LaserWeeder permite seu uso em todos os tipos de campos, incluindo solos de lama. (Foto: Carbon Robotics)

Últimas atualizações reveladas

Durante a World Ag Expo de fevereiro em Tulare, Califórnia, a Carbon Robotics mostrou diversas atualizações no LaserWeeder, incluindo um modelo rastreado e melhorias de software.

O novo Track LaserWeeder utiliza dois sistemas desenvolvidos em colaboração com a Soucy International, especialista em esteiras e fabricante canadense de equipamentos agrícolas, e a GK Machine, fabricante OEM e terceirizada de equipamentos agrícolas no Oregon. Espera-se que a utilização de esteiras em vez de rodas aumente a usabilidade do implemento em uma ampla gama de tipos de solo, incluindo solo argiloso, e minimize a compactação da máquina de 5.700 kg. A empresa informou que já possui encomendas para a capinadeira de esteiras e que as primeiras unidades já foram entregues aos produtores.

“As esteiras personalizadas ampliam a versatilidade e a flexibilidade do LaserWeeder e permitem a capina a laser em mais regiões e fazendas com diferentes tipos de solo”, disse John Mey, vice-presidente de produto da Carbon Robotics. “Ao aumentar a pressão no solo para 6,5 psi e suportar espaçamentos entre linhas de 162 a 228 cm, os produtores em regiões de lama agora podem usar o LaserWeeder para realizar o trabalho de uma equipe de capina manual de 75 pessoas, ter uma alternativa aos herbicidas e obter os benefícios de produção resultantes da ausência de perturbação do solo.”

Na feira, a empresa também apresentou dados espaciais visualizados aos seus clientes, o que permitirá que os produtores acessem métricas de campo, cultura e ervas daninhas dentro do Carbon Ops Center, incluindo contagem de povoamentos, densidade, tipo, tamanho médio da planta e distribuição.

“Estamos trabalhando internamente no Carbon Ops Center há algum tempo”, disse Mikesell, “e esta atualização permite que os produtores façam análises de culturas e plantas daninhas, permitindo que vejam o que está acontecendo em seus campos ao longo do tempo. Os produtores podem usar o sistema para descobrir de onde vêm as plantas daninhas: eles podem ver no mapa e observar como elas aparecem e se espalham pelo campo. Com essa visualização, eles podem ver que estão recebendo beldroegas de uma vala de irrigação, por exemplo. Nós dividimos por tipo de planta daninha para que seja possível identificar a espécie da planta, o que é muito, muito útil.”

A tecnologia é útil para mais do que apenas registrar a população de plantas daninhas, disse Mikesell. “Os produtores também podem usá-la para ver a quantidade de plantas da cultura que está crescendo e o quão grandes e saudáveis elas estão. Continuaremos aprimorando essa funcionalidade também. Teremos várias outras atualizações de software este ano para permitir que os agricultores obtenham muito mais informações sobre o que está acontecendo no campo. Podemos fazer isso porque essas máquinas estão nos campos aprendendo agora.”

A empresa também anunciou que o aplicativo para iPad que opera o implemento agora está traduzido para oito idiomas, incluindo espanhol e inglês. "Como estamos muito presentes na Europa agora, temos traduções para francês, alemão, dinamarquês, polonês, romeno e holandês", disse Mikesell. "E embora a Austrália não precise de tradução, também temos vendido muitas unidades lá."

A iluminação do canteiro garante que as câmeras e os lasers funcionem em conjunto a qualquer hora do dia, com cada laser atingindo as ervas daninhas com precisão milimétrica. (Foto: Carbon Robotics)

Cenouras e pak choi

Atualmente, o LaserWeeder está programado para trabalhar em 100 culturas diferentes, das quais as mais comuns atualmente são cebola, cenoura e alface — todas as culturas que vão do campo para o supermercado no intervalo de poucos dias.

“Fazemos de tudo, de rabanetes a pak choi, brócolis e couve-flor”, disse Mikesell, “e conseguimos colher um novo tipo de cultivo em 24 horas. Quando chegamos a um novo campo, tiramos fotos, treinamos a IA e estamos prontos para começar no dia seguinte. A máquina continua aprendendo com isso e ficará cada vez melhor.”

Como empresa de tecnologia, a Carbon Robotics trabalha com diversos fabricantes contratados para produzir o erradicador robótico de ervas daninhas. A montagem final ocorre no subúrbio de Detroit.

Para dar suporte ao crescimento contínuo e ao desenvolvimento de novos produtos, a Carbon Robotics disse que levantou US$ 43 milhões em novo capital em 2023, elevando seu financiamento total para US$ 80 milhões desde sua fundação.

Este artigo foi publicado originalmente na edição de abril de 2024 da revista Power Progress.