Podcast Ag Tech Talk: Uso de láseres para eliminar malezas
4 enero 2023 
La industria tradicional de insumos para cultivos enfrenta una serie de desafíos: agencias reguladoras, consumidores "despertados" y abogados que buscan ganar dinero rápido a expensas de las empresas químicas con mucho dinero. Agregue a eso el LaserWeeder de Carbon Robotics. Una oferta relativamente nueva, el LaserWeeder, parece en parte una herramienta agrícola avanzada y en parte un arma desarrollada por el imperio en Star Wars. En este podcast, hablamos con Paul Mikesell, Fundador y CEO. Mikesell habla sobre cómo y por qué él y su equipo desarrollaron la desbrozadora láser Carbon Robotics y el futuro de los robots en la tecnología.
Aquí está la transcripción del podcast:
AgriBusiness Global,: Hola, y bienvenidos a Ag Tech Talk, donde analizamos los avances agrícolas que dan forma al futuro de la industria de insumos para cultivos. Soy su anfitrión, Dan Jacobs, editor sénior de AgriBusiness Global. Hoy estamos hablando con Paul Mikesell, fundador y director ejecutivo de Carbon Robotics, creadores de un robot para matar malezas con láser.
Eso suena muy futurista. Bienvenido al pódcast. Agradecemos su tiempo.
Paul Mikesell: Sí, puedes apostar. Gracias por invitarme.
ABG: Bueno, incluso antes de pasar al LaserWeeder, hablemos de Carbon Robotics. ¿Cuál es el significado? ¿De dónde vino?
PM: La verdad honesta es que necesitábamos un nombre para la compañía, y jugamos con un montón de palabras diferentes que pensamos que sonaban geniales, y creo que la robótica de carbono acaba de salir de esa lista. No hay nada realmente específico al respecto, aparte de que pensamos que sonaba genial,
ABG: Bastante justo. Solo sé que se habla mucho sobre el secuestro de carbono.
PM: Ciertamente hay impactos ambientales positivos para el líder láser en sí. Parte de esto tiene que ver con no tener que cultivar tanto para el control de malezas, parte tiene que ver con los impactos ambientales negativos de la producción de herbicidas principalmente en el lado de la producción. Hay una cantidad increíble de gases de efecto invernadero que intervienen en la producción de herbicidas. Pero la verdad es que elegimos el nombre porque nos gusta cómo sonaba.
ABG: No puedo discutir contigo en eso. Y entraremos en algunas de esas otras cosas que acabas de mencionar en un momento. La tecnología se ha inyectado en muchas partes de nuestras vidas: la agricultura ciertamente incluyó, ya sabes, en 10 años, o en un tiempo indeterminado en el futuro. ¿Vamos a ver a alguna gente realmente trabajando en el campo? ¿O será todo robótica?
PM: Bueno, esa es una buena pregunta. Creo que probablemente necesitaremos personas en los campos durante mucho tiempo solo por la cantidad de toma de decisiones día a día o, en algunos casos, hora a hora que debe continuar sobre lo que va a suceder. suceder en el campo.
Los mercados de cultivos a diario pueden tener efectos dramáticos en lo que será el plan para el día. Y, por lo tanto, ese tipo de decisiones comerciales probablemente las tomarán las personas durante mucho tiempo.
Pero una de las cosas que necesitan las personas que toman esas decisiones es más conocimiento, más datos, más evidencia para tomar ese tipo de decisiones. Entonces, creo que una de las formas en que las tecnologías generalmente en la granja, en el futuro, serán útiles, no solo hablando de Carbon Robotics, sino en general, es llevar ese tipo de información a los productores, para que entiendan lo que está sucediendo en sus campos. Y creo que esa es una de las cosas más emocionantes sobre la tecnología agrícola en general, es que ahora está llegando información sobre el campo en tiempo real. Y esa información ahora está llegando al punto en que es procesable. Creo que ha habido muchas empresas que intentan tomar fotografías y decirles a los agricultores cómo cultivar. Resulta que eso no funciona muy bien, pero brindar información a la gente es el verdadero camino a seguir para todo esto, toda esta tendencia reciente en los datos. Por lo tanto, nos hemos centrado mucho en eso como un beneficio adicional del LaserWeeder.
Por lo tanto, probablemente habrá personas involucradas durante mucho tiempo, pero espero que el tipo de trabajo manual que es realmente costoso, difícil de conseguir, haciendo trabajos que generalmente son muy divertidos y tienen un contenido de calidad muy variable, creo que un muchas de esas cosas se automatizarán.
ABG: Bastante justo. Entonces, lo que me llamó la atención es que, obviamente, la eliminación de malas hierbas es un gran problema. Resistencia a algunos de los químicos que mencionaste anteriormente. Es un problema en algunos lugares. Entonces, has tomado una ruta diferente. Fuiste con los láseres. ¿Puedes hablar un poco sobre cómo sucedió eso?
PM: Es una especie de historia interesante. Decidimos que podíamos tener un impacto en la agricultura porque venimos de un área donde realmente nos especializamos en comprender la visión por computadora y la forma en que las máquinas generalmente entienden el mundo que las rodea.
Así fue como empezamos este camino de darnos cuenta de que queríamos trabajar en la agricultura. Es un entorno bastante bueno para la innovación tecnológica, en general, porque todo esto está sucediendo en terrenos privados y entornos controlados.
Cada acción que sucede en la tierra de un agricultor tiene un valor en dólares asociado. Eso significa que si construye una máquina con un ROI demostrado, entonces podría tener una empresa muy exitosa. Y lo que eso te permite hacer es seguir construyendo cosas nuevas e innovadoras. Es un mercado bastante grande, por lo que es un gran lugar para entrar, porque podrías tener un gran impacto.
Así fue como empezamos. Hablando con los agricultores, nos dimos cuenta de que este problema del control de malezas se estaba volviendo bastante grave, porque la mano de obra es cada vez más difícil de encontrar.
Mucho de esto lo están haciendo los trabajadores inmigrantes H2A. Esas personas, porque se mudan mucho, tienen problemas de vivienda. Hay mucho que ver con la compensación de horas extras de compensación de trabajadores. Eso es muy regional y una especie de mosaico, la ley del salario mínimo continúa cambiando, lo que está causando muchos desafíos para que los agricultores sepan cuáles serán sus costos. Por lo tanto, poner personas en el campo para recoger malezas no es un uso muy eficiente del tiempo.
Y luego están todos los problemas en torno a lo que los herbicidas le hacen a los cultivos. Retrasaron bastante los cultivos: los impactos ambientales aguas abajo de la pulverización directa y los herbicidas. Las preocupaciones sobre los efectos en la salud, tanto directamente para los productores como en segundo lugar para las preocupaciones de los consumidores. Como mencionamos antes, sobre las emisiones de gases de efecto invernadero o la producción de herbicidas, y luego solo la eficacia general porque hay un aumento en la resistencia a los herbicidas en la población de malezas.
Vimos estos desafíos en marcha. Decidimos que queríamos hacer algo diferente, y los láseres surgieron de nosotros, simplemente ejecutando los experimentos y probando un poco de todo.
No sé si fue una perspicacia o simplemente probar un montón de cosas al azar lo que nos llevó a los láseres. Cuando nos dimos cuenta de que iba a funcionar, comenzamos a investigar mucho y a descubrir cómo armar una máquina.
ABG: ¿Cuánto duró ese proceso desde el momento en que se creó el concepto hasta donde se encuentra ahora?
PM: hemos estado haciendo esto durante 4 años. Y ha habido alrededor de 3 años en el campo corriendo máquinas, y ese primer año fue solo mucha experimentación probando todo lo que se nos ocurrió.
Ha habido varias generaciones de la máquina. La versión de producción final para la venta es la que puede ver en nuestro sitio web en carbonrobotics.com.
Y tenemos todas las redes sociales: Twitter e Instagram y Youtube, etc. Pero esa máquina es una máquina de 20 pies de ancho, por lo que funcionará, si está haciendo un espacio entre filas de 80 pulgadas, harán tres filas de 80 pulgadas. Se puede configurar para filas de hasta 60 pulgadas y hasta 84 pulgadas. Pero esa máquina es la indicada. Esa es la versión de producción.
Es un implemento de arrastre de tractor. Se alimenta desde la toma de fuerza del tractor y ha habido un par de generaciones anteriores que eran autodirigidas y actualmente se utilizan principalmente como unidades de demostración.
Entonces, todo ese proceso de descubrir cómo funcionarán los láseres, reconocerlo, hacer que se sienta listo... eso ha sido un total de cuatro años.
ABG: Bien, ¿puedes darnos una especie de descripción general de cómo funciona? ¿Cuántos láseres estamos viendo? ¿Cómo se aseguran de que golpean las malas hierbas y no los cultivos?
PM: Hay 30 láseres de 150 vatios. Es una cantidad bastante grande de potencia de salida. Hay una computadora funcionando, es decir, mirando cámaras que ven todo el campo horizontalmente, toda la franja del campo. Se acabó la máquina. que serán típicamente tres o seis filas, dependiendo de la configuración de su fila.
Es encontrar todas las malas hierbas. Hay un sistema de orientación para cada uno de esos láseres.
Una vez más, hay 30 de esos. Ese sistema de orientación, a través de una serie de ópticas interesantes e inteligentes y algunos servos, puede controlar dónde aterrizará el rayo en el suelo. Entonces, el rayo láser va a impactar, y hay una cámara que puede ver cuál será la trayectoria del rayo láser.
Está configurado de cierta manera, por lo que parece que el rayo láser golpea el suelo desde el punto de vista de esta cámara en la misma área de píxeles cada vez. Y así es como esa cámara sabe lo que va a disparar.
Desde la perspectiva de esa cámara, la ubicación del objetivo y los láseres se controlan a través de la óptica. Es todo un tipo de proyecto científico interesante para hacer que todo funcione.
Y lo que sucede entonces es que la cámara de orientación identifica positivamente las malas hierbas a las que se dirige el láser y ajusta la orientación con el tiempo, porque la máquina también se mueve, ¿verdad? Entonces, tenemos que identificar la maleza y luego permanecer en ese objetivo mientras la máquina se mueve. Y todo eso se hace a través de este sistema de visión por computadora con este sistema de objetivos del que he estado hablando. Todo eso sucede visualmente, y se basa en un trabajo bastante interesante que hemos realizado en el lado de la visión por computadora.
ABG: Entonces, tuviste que entrenar el cerebro de la computadora para identificar qué es una hierba.
PM: Hay un par de esas cosas funcionando. El término es una red neuronal. una red neuronal de aprendizaje profundo, lo que significa que podría pensar en ella como una matriz gigante: las llaman neuronas en el mundo de la IA. Piense en ello como una gran variedad de pequeñas microdecisiones. Y con el tiempo, esas microdecisiones aprenden, como grupo, cómo hacer cosas como detectar malas hierbas, detectar o detectar cultivos, etc. Y hay un par de versiones diferentes de esas redes neuronales en ejecución.
Está el que encuentra las malas hierbas originales. Y luego están los que hacen los ajustes precisos de la cámara del objetivo después de que el láser haya encontrado el objetivo. Y todo eso está funcionando. Es un proceso que realmente no hubiera sido posible hace siete a 10 años, no sabíamos cómo hacer este tipo de trabajo en el mundo de la visión artificial. Y la IA y las redes neuronales de aprendizaje profundo que realmente provocaron un gran cambio en la forma en que las computadoras pueden hacer cosas, ver el mundo que las rodea.
Lo curioso es que la agricultura y las granjas son realmente el entorno perfecto para este tipo de despliegue tecnológico avanzado. Y digo lo divertido de eso porque la gente no suele pensar en las granjas como un área de tecnología avanzada, pero en realidad lo es. Y eso ha ocurrido en los últimos cinco años. Mucha gente realmente no se da cuenta. Algunas de las máquinas robóticas y de visión por computadora más avanzadas están en las granjas en este momento.
ABG: Ese proceso de aprendizaje: ¿es para la granja, o una vez que se aprende algo, es aplicable en todo el campo, por así decirlo?
PM: Sí, una vez que se aprende, se aplica en todas las granjas. Cada día recopilamos más datos. Cada imagen que tomamos ayuda a que el sistema sea mejor para todos. Por lo tanto, está mejorando continuamente a partir de la información que obtenemos de un número diverso de granjas.
Una vez aprendido, una vez que implemente un nuevo LaserWeeder, es probable que ya conozcamos el cultivo y la información sobre el suelo para poder tomar buenas decisiones, y luego continuaremos mejorando con el tiempo a partir de imágenes de esa ubicación específica.
ABG: Entonces, lo que realmente sucede es cuando el láser detecta esa maleza. ¿Es eso una muerte permanente de esa hierba? No está golpeando las raíces. ¿Todavía mata la hierba por completo?
PM: Si quema el meristemo, el área que son las células de crecimiento meristemáticas indiferenciadas de las plantas, si lo golpea con un láser o alguna otra fuente de energía de alta densidad, explotará las paredes celulares de la planta y lo evitará. de crecer Así es como funciona el sistema, y hemos estado como mencioné haciendo esto durante varias temporadas.
Por lo tanto, la eficacia ha sido probada una y otra vez. Lo que sucede es que el plan ya no puede crecer y morirá. Ese material orgánico luego vuelve al suelo y puede ser utilizado y consumido por los otros cultivos.
Y eso significa que no dependemos de los productos químicos, que tienen sus propios problemas de escorrentía. Simplemente estamos desplegando energía térmica directamente en la planta para matarla. Y lo mata.
ABG: ¿Qué tan eficiente es el deshierbador?
PM: Diría que somos efectivos en operación normal en aproximadamente 88% de las malezas. Ese es nuestro punto de referencia. Hay variaciones en la densidad de malezas a lo ancho de la máquina. Mucho de esto es: ¿Qué tan rápido puedes llegar mientras navegas por ese campo?
ABG: Bien, si recuerdo haber leído en su sitio web, creo que decía que cubre aproximadamente dos acres a aproximadamente una milla por hora. No está estableciendo exactamente ningún récord de velocidad allí. ¿Es algo que va a mejorar en las próximas iteraciones de la máquina?
PM: Trabajamos continuamente en el rendimiento. Hay una cierta cantidad de energía que necesita ser bombeada a una planta para matarla. Y 30 láseres suena como mucha potencia de salida. Pero también hay mucha maleza, así que estamos trabajando continuamente en esto. No estaría buscando una mejora del rendimiento de 2X en los próximos seis meses, pero con el tiempo continuaremos reduciendo esa velocidad.
ABG: Dados los parámetros actuales, ¿hay una granja de cierto tamaño para la que este sea el mejor uso? Si tiene una granja de 10,000 acres, le llevará mucho tiempo superar todo eso.
PM: Por lo general, cualquier cosa que sea de 800 acres o más ha sido buena para nosotros.
La última vez que miré el tamaño promedio de nuestra granja, creo que era de 4,000 acres. (Para granjas con) decenas de miles de acres, no hay problema. Simplemente significa que necesita más de un láser.
ABG: Muy bien. Creo que leí que el ROI es de uno a tres años, obviamente dependiendo del tamaño de la granja y la máquina, todo ese tipo de cosas.
PM: Por lo general, de un año y medio a 3 años es el ROI que realmente buscamos y en el que nos enfocamos. Y eso significa la cantidad de ahorro por año, si divide esa cantidad de ahorro por el costo del LaserWeeder, eso significa que dentro de 3 años, el LaserWeeder se paga solo. Entonces, así es como nosotros, así es como lo vemos, es eso.
Necesitamos asegurarnos de que los productores obtendrán un período de recuperación. Son 3 años, y obtienen un ROI positivo y cada acre y luego es solo una cuestión de qué tan rápido podemos construirlos.
ABG: Bien, creo recordar haber visto en algún lugar de su sitio web los del año pasado 2022 que se agotaron. No sé cuántos construiste, pero sabes que venderlos probablemente sea algo bueno.
PM: Tenemos (agotado). Continuamente estamos tratando de aumentar la capacidad de fabricación. Tenemos máquinas tragamonedas disponibles en la segunda mitad de 2023. Ahora mismo. El primer semestre de 2023 está agotado. La fabricación sigue siendo difícil en este momento. La cadena de suministro todavía está en mal estado. Es difícil conseguir las piezas que usamos.
Hace dos o tres años podía conseguir cantidades de 10.000 al día siguiente, sin problema. Ahora son como 18 meses. Así que todavía es bastante malo y hay mucho trabajo por hacer, y expone cómo (desafiante es obtener) componentes tecnológicos de nivel básico. Estoy hablando de circuitos integrados y microcontroladores, etc. Todo lo que nos pasa en una placa de circuito. Esos componentes provienen del extranjero probablemente 100%
Ya no hacemos mucha fabricación de productos electrónicos en este país. Eso significa que estamos expuestos, y todavía hay mucho impacto en el sistema. Todavía es increíblemente difícil conseguir repuestos, y esa es parte de la razón por la que nuestra cartera de pedidos está tan alta.
ABG: Sí, ese es sin duda un tema del que hemos hablado a lo largo de los años. ¿Este (es necesario usar el dispositivo) a principios de la temporada cuando los cultivos aún son bajos? El maíz crece varios pies de altura más tarde en la temporada. ¿Se puede seguir usando el desmalezador entonces?
PM: Cuanto antes mejor. Las malas hierbas más pequeñas tardan menos en dispararse y matarse, por lo que entrar rápidamente es bueno. Depende del cultivo. Cebollas, que no pierden la sombra, por lo que continuamente tienen nuevos brotes de malezas.
Hemos estado en cebollas hasta una semana o dos antes de la cosecha. (La máquina puede manejar) un cultivo cuyo ciclo de crecimiento lo mantiene por debajo de los tres pies. (Después de eso), el dosel del cultivo evitará que la luz del sol baje y las malas hierbas básicamente dejarán de crecer en ese punto.
Para esos cultivos (más altos) haremos una sola pasada, o tal vez dos. Depende del cultivo. Nos hemos centrado principalmente en hortalizas y cultivos especiales. Entonces, el maíz no ha sido un gran enfoque nuestro por razones económicas, de todos modos.
ABG: Los productores han estado usando este LaserWeeder. ¿Qué estás escuchando de ellos? ¿Estan felices? ¿Están expresando alguna preocupación?
PM: La mayoría de nuestros desafíos consisten en llevar las máquinas al campo construyéndolas lo suficientemente rápido. Los productores han estado contentos con él. Los ahorros de costos son grandes. La tecnología es interesante. Estamos permitiendo a los productores hacer cosas como plantar más densamente debido a la precisión del LaserWeeder y lo cerca que puede llegar a los cultivos y aún así matar las malas hierbas (permite) más cantidad de rodales por acre. Por lo tanto, hay algunos beneficios positivos más allá de simplemente matar las malas hierbas que provienen del hecho de que no tenemos insumos para cultivos, por lo que no está poniendo pesticidas en el suelo. No tienes que labrar, así que no estás removiendo esa capa superior del suelo. No está introduciendo microbacterias en las hojas de sus verduras de hoja verde. Hay muchos beneficios secundarios de los que ni siquiera nos dimos cuenta cuando estábamos construyendo el producto inicial que aprendimos. Eso ha sido emocionante para nosotros.
¿Cuál es la línea antigua? Si no estás avanzando, te estás quedando atrás. ¿Qué sigue para el LaserWeeder? ¿Cómo será diferente dentro de un par de años?
Nos hemos centrado en otras cosas que podríamos estar haciendo. El software que estamos (desarrollando) ahora es para simplificar. Entonces puede usar LaserWeeder para adelgazar.
Cuando no obtiene una germinación 100% en su semilla, muchos ponen más semillas para obtener una buena cantidad de plantas en todo el campo. Pero si hace eso, si sobresembra lo que significa, tendrá algunos problemas de hacinamiento y áreas donde obtendrá una buena germinación a través de una mayor distribución de las semillas.
Entonces, hay un proceso llamado adelgazamiento que consiste en deshacerse de algunas de esas plantas adicionales que causarán problemas de hacinamiento. Y así, LaserWeeder, también puede hacer eso. En eso es en lo que estamos trabajando, y luego, en general, en otras tecnologías en la granja y áreas en las que podemos ayudar. Estamos empezando a centrarnos en algunos de esos otros proyectos.
ABG: ¿Qué más necesitamos saber?
PM: Ha sido una especie de trabajo de amor y pasión durante los últimos cuatro años. Si está interesado en LaserWeeder, consulte Carbon Robotics. Somos el único LaserWeeder.
ABG: Y creo que mencionaste el sitio web antes. Eso fue carbonrobotics.com. Bueno. Fantástico. Gracias, Paul, por tu tiempo hoy. Apreciamos sus pensamientos sobre la tecnología y el futuro de la agricultura. Únase a nosotros la próxima vez para otra entrega de la charla sobre tecnología agrícola donde hablaremos con otro experto que mejora la industria agrícola a través de la tecnología. Gracias por su atención.
PM: Y también me gustaría señalar que hemos tenido suficiente demanda de LaserWeeder, ahora que estamos comenzando a vender algunas unidades en 2024.
Eso habla de cómo han estado funcionando todos los productos. Mucho de esto ha sido gente que lo ve correr en los campos de sus vecinos y cosas así. Por lo tanto, las cosas han ido muy bien y, en general, los productores están muy contentos con las máquinas.
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