Över åren, en bondes beroende av herbicider för att bekämpa ogräs har ökat kraftigt. Från 2012 till 2016, cirka 281 miljoner pund glyfosat, en aktiv ingrediens i de flesta herbicider, applicerades på 298 miljoner hektar årligen i USA, enligt EPA. Frågor som potentiella förbud mot herbicider och det växande antalet superogräs har väckt granskning angående detta beroende.
Genom att skapa en 10, 000 pund robot med laserkraft som utrotar ogräs, Carbon Robotics tar sig an en av jordbrukets största utmaningar.
"Vi experimenterade med flera olika typer av ogräsbekämpning, säger Paul Mikesell, VD och grundare av Seattle-företaget. "Vi bestämde oss tidigt för att med vissa våglängder av produktion, lasrar var den mest effektiva lösningen."
Autonomous LaserWeeder är en ogräshanteringslösning utrustad med 20 högupplösta kameror som skannar ett fält i realtid; 16 av kamerorna används för ogräsrensningsfunktioner. Bildmaterial matas till en inbyggd dator än körs datorseende modeller för att identifiera grödor kontra ogräs. Kraftfulla lasrar, som är redo att avfyras var 50:e millisekund, döda sedan ogräs vid meristem, utan att skada grödan eller störa jorden.
"I centrum av anläggningen, det finns odifferentierade tillväxtceller som växten använder genom sin näringscykel och fotosyntes för att generera nya löv, ” förklarar Mikesell. "Vi riktar in oss på de cellerna med lasern, i grunden dödar tillväxten."
Han säger att den typiska hastigheten för ogräsbekämpning är mellan 1 och 2 mph, beroende på ogräsdensitet. I genomsnitt, Autonomous LaserWeeder kan döda 100, 000 ogräs i timmen.
Liknar storleken på en mellanregistertraktor, Autonomous LaserWeeder drivs av en 74-hk. Cummins dieselmotor. Den har en 80-tums spårbredd som kan rymma en 80-tums eller två 40-tumsrader. Dessutom, dess höjd gör att den kan ogräsgrödor upp till 3 fot höga.
"Maskinen behöver inte nätverksanslutning för att göra sitt jobb, säger Mikesell. "Vad den bryr sig om är att den kan se genom kamerorna, och den använder det för att hitta fårorna. Den vet var den ska köra utifrån vision. Ett geo-stängsel skapat runt fältet säger åt maskinen att stanna inom detta område."
Lanserades 2018, företaget har ägnat de senaste åren åt att experimentera med Autonomous LaserWeeder.
"Vi visste att en av de största utmaningarna var att ge den förmågan att överleva ute på fältet, säger Mikesell. "Vi tillbringade två år med att förfina och utveckla tekniken på specialodlade odlingar, se till att det var tufft på gården."
Uppstarten fokuserar just nu på ogräs, inklusive nötkött, lammkvarts, portlak, och malva, i specialgrödor (t.ex. broccoli och lök). "Vi finns i delstaten Washington där det finns en betydande ekologisk marknad. Det gav oss ett bra ställe att börja eftersom en stor del av minskningen av ogräsmedel har handlat om landhälsa över tid, men vår teknik tillåter också bönder att odla ekologiska produkter till en mer kostnadseffektiv takt, " han säger.
Företaget har visat en 80 % minskning av ogräsbekämpningskostnaderna. Mikesell säger att om du applicerar det dollarvärde som sparats i lägre ogräsrensningskostnader på priset på Autonomous LaserWeeder, jämförbar med en medelstor traktor, en bonde kan förvänta sig en avkastning på investeringen om tre år eller mindre.
Fältförsök visar att kvaliteten på grödorna också har varit högre än när herbicider appliceras på en åker.
"När du sprayar för ogräsbekämpning, grödor är också skadade. Tillväxtcykeln för en specialgröda handlar inte bara om storlek, men det handlar också om kvalitetsprodukter. Om du skär upp en bit produkt som är hårt besprutad med herbicider och jämför den med en produkt som har laserrensats, du kommer att se skillnaden i dess struktur, " han säger.
Nästan slutsåld för 2022
Med maskiner sålda 2021 och endast ett par fortfarande tillgängliga för leverans sent 2022, lösningen är resonans hos bönderna.
"När bönderna ser maskinen fungera, den säljer sig själv, säger Mikesell. "Det här är inte bara ett en-och-gjort scenario; den kan göra flera cykler under hela säsongen för att hantera ogräs. De flesta bönder använder flera robotar.”
Lantbrukare föredrar också att äga en Autonomous LaserWeeder, så företagets affärsmodell är att sälja direkt till bönder. "Jag gillar tanken på att bönder fångar nyttan snarare än att vi gör det för dem, säger Mikesell.
När plattformen är mer kostnadsoptimerad, Carbon Robotics planerar att flytta till andra grödor.
"Vi ska göra några tester i majs, sojabönor, och vete förmodligen 2022. Utmaningen där kommer alltid att vara lägre marginal eller lägre totala dollarbelopp per areal. Vi måste testa för att se till att ROI håller i sig i dessa grödor, säger Mikesell.
Planerna inkluderar också att skapa en gårdsdataplattform — en portal där bönder kan se vilken information som samlas in av Autonomous LaserWeeder.
