Ag Tech Talk 播客：使用激光除草

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传统的作物投入品行业面临着许多挑战——监管机构、“觉醒”的消费者以及希望以牺牲财力雄厚的化学公司为代价来赚快钱的律师。再加上 Carbon Robotics 的 LaserWeeder。一种相对较新的产品，LaserWeeder，似乎是星球大战中由帝国开发的部分先进农业工具和部分武器。在此播客中，我们采访了创始人兼首席执行官 Paul Mikesell。 Mikesell 谈到了他和他的团队如何以及为何开发 Carbon Robotics 激光除草机以及机器人技术的未来。

这是播客的文字记录：

AgriBusiness Global：您好，欢迎来到 Ag Tech Talk，我们将在其中探讨塑造农作物投入行业未来的农业进步。我是主持人 Dan Jacobs，AgriBusiness Global 的高级编辑。今天我们采访了 Carbon Robotics 的创始人兼首席执行官 Paul Mikesell，该公司是激光除草机器人的制造商。

这听起来很有未来感。欢迎来到播客。感谢您的宝贵时间。

Paul Mikesell：是的，你打赌。感谢您的款待。

ABG：嗯，在我们进入 LaserWeeder 之前，让我们先谈谈 Carbon Robotics。有什么意义？它从哪里来的？

PM：老实说，我们需要为公司起个名字，我们使用了一堆我们认为听起来很酷的不同词，我认为碳机器人刚刚从这个列表中脱颖而出。除了我们认为它听起来很酷之外，没有什么特别的，

ABG：很公平。我只知道有很多关于碳封存的讨论。

PM：激光领导者本身肯定会对环境产生积极影响。其中一些与不必为控制杂草而种植太多有关，一些与除草剂生产主要在生产方面对环境的负面影响有关。生产除草剂会产生大量的温室气体。但事情的真相是，我们只是选择了这个名字，因为我们喜欢它听起来的方式。

ABG：不能在那里与你争论。我们将稍微讨论一下您刚才提到的其他一些内容。技术已经注入到我们生活的方方面面——农业当然包括你知道的，在 10 年内，或者在未来某个不确定的时间。我们会看到任何人实际在该领域工作吗？还是全部都是机器人技术？

PM：嗯，这是一个很好的问题。我认为我们可能需要很长一段时间内在该领域工作的人来，因为每天，或者在某些情况下，每小时需要就将要发生的事情做出决策发生在现场。

每天的农作物市场会对当天的计划产生巨大影响。因此，在未来很长一段时间内，人们可能会做出这些类型的商业决策。

但是做出这些决定的人需要的其中一件事是更多的洞察力、更多的数据、更多的证据来做出这些类型的决定。所以，我认为农场中普遍采用的技术向前发展的方式之一将有所帮助，不仅仅是谈论碳机器人技术，而且一般来说，是向种植者提供此类信息，以便他们了解正在发生的事情他们的领域。因此，我认为，关于农业技术的更令人兴奋的事情之一就是关于该领域的实时信息现在即将到来。这些信息现在已经到了可以采取行动的地步。我认为有很多企业都在尝试拍照并告诉农民如何耕种。事实证明这不是很好，但为人们提供洞察力是所有这一切、所有这些最近的数据趋势的真正前进道路。因此，我们一直非常关注 LaserWeeder 的附带好处。

所以，可能会有很长一段时间的人参与，但我希望这种体力劳动真的很昂贵，很难找到，做的工作通常很有趣，而且内容质量参差不齐——我认为很多东西将变得自动化。

ABG：很公平。所以，引起我兴趣的是，除草显然是一个大问题。对您之前提到的某些化学品具有抵抗力。这在某些地方是个问题。所以，你已经走了一条不同的路线。你选择了激光。你能谈谈这是怎么发生的吗？

PM：这是一个有趣的故事。我们决定我们可以对农业产生影响，因为我们来自一个我们真正专注于理解计算机视觉以及机器通常理解周围世界的方式的领域。

这就是我们如何开始这条弄清楚我们想从事农业工作的道路。一般来说，这是一个非常适合技术创新的环境，因为所有这些事情都发生在私人土地和受控环境中。

在农场主的土地上发生的每一个动作，都有与之相关的美元价值。这意味着，如果您制造一台具有经证明的投资回报率的机器，那么您就可以拥有一家非常成功的公司。而这让您可以做的就是不断构建新的创新产品。这是一个相当巨大的市场，所以这是一个进入的好地方，因为你可以产生很大的影响。

我们就是这样开始的。与农民交谈后，我们意识到这个杂草控制问题变得非常糟糕，因为越来越难找到劳动力。

其中很多都是由 H2A 农民工完成的。那些人有，因为他们经常搬家，所以你有住房问题。与工人的补偿加班费有很大关系。这是非常区域性的，有点拼凑，最低工资法正在不断变化，这给农民带来了很多挑战，甚至不知道他们的成本是多少。因此，派人去田里除草并不是一种非常有效的时间利用方式。

然后是关于除草剂对农作物的影响的所有问题。它们使作物减产很多——直接喷洒和除草剂对下游环境的影响。对健康影响的担忧，直接影响到种植者，其次是消费者的担忧。正如我们之前提到的，关于除草剂生产产生的温室气体排放，以及一般功效，因为杂草种群中的除草剂抗性有所增加。

我们看到了这些挑战。我们决定做一些不同的事情，激光来自我们，只是进行实验并尝试一切。

我不知道是洞察力还是随机尝试了一堆让我们使用激光的东西。当我们意识到这会起作用时，我们开始非常努力地挖掘并弄清楚如何将机器组装在一起。

ABG：从你提出概念到你现在所处的位置，这个过程需要多长时间？

PM：我们已经这样做了 4 年。已经有大约 3 年的现场运行机器，第一年只是进行了大量的实验，尝试了我们能想到的一切。

这台机器已经有好几代了。最终生产销售版本是您可以在我们的网站 carbonrobotics.com 上看到的版本。

我们拥有所有的社交媒体——Twitter 和 Instagram，以及 Youtube 等。但是那台机器是一台 20 英尺宽的机器，所以它会运行，如果你正在做 80 英寸的行间距，他们会做三行 80 英寸。它可针对小至 60 英寸和大至 84 英寸的行进行配置。但那台机器就是那个。那是生产版本。

它是拖拉机牵引式工具。它由拖拉机的 PTO 提供动力，在此之前有几代是自动驾驶的，目前主要用作演示单元。

因此，弄清楚激光器如何工作、识别它、让它感觉准备就绪的整个过程……总共花了四年时间。

ABG：好的，您能给我们介绍一下它的工作原理吗？我们看到多少激光？他们如何确保他们击中的是杂草而不是庄稼？

PM：有 30 台 150 瓦的激光器。这是相当大的输出功率。有一台电脑在运行，它看着水平方向看到整个场地的摄像机——整个场地的条纹。机器结束了。这通常是三行或六行，具体取决于您的行配置。

它正在寻找所有的杂草。每个激光器都有一个瞄准系统。

同样，其中有 30 个。该瞄准系统通过一系列有趣且巧妙的光学器件和一些伺服系统能够控制光束落在地面上的位置。因此，激光束将击中，并且有一个摄像头可以看到激光束的路径。

它以某种方式配置，因此从相机的角度来看，激光束看起来每次都在相同的像素区域中撞击地面。这就是相机知道要拍摄什么的方式。

从摄像机的角度来看，目标位置和激光都是通过光学器件控制的。这完全是一种有趣的科学项目，可以让整个事情发挥作用。

然后会发生什么情况是，瞄准相机正在积极识别激光移动到的杂草，并随着时间的推移对目标进行微调，因为机器也在移动，对吗？所以，我们必须识别杂草，然后在机器移动时保持在那个目标上。而这一切都是通过这个计算机视觉系统和我一直在谈论的这个目标系统完成的。整个事情都是视觉上发生的，它基于我们在计算机视觉方面所做的一些非常有趣的工作。

ABG：所以，你必须训练计算机大脑来识别什么是杂草。

PM：有一些正在运行的东西。术语是一个神经网络。一个深度学习神经网络，这意味着你可以把它想象成一个巨大的矩阵——他们在 AI 世界中称它们为神经元。将其视为一大堆微小的微决策。随着时间的推移，这些微决策作为一个整体学习如何做诸如检测杂草、检测或检测农作物等事情。并且有几个不同版本的神经网络在运行。

有一个能找到原始的杂草。然后是在激光找到目标后对目标相机进行微调的那些。整个过程都在运行。这个过程在 7 到 10 年前是不可能的，我们不知道如何在计算机视觉世界中进行此类工作。人工智能和深度学习神经网络确实给计算机做事和观察周围世界的方式带来了巨大变化。

有趣的是，农业和农场确实是这种先进技术部署的完美环境。我说这件事很有趣，因为人们通常不认为农场是一个先进的技术领域，但它确实是。这是在过去五年中发生的。很多人并没有真正意识到这一点。一些最先进的计算机视觉和机器人机器现在已经出现在农场中。

ABG：那个学习过程——可以说是为了农场，或者一旦它学到了一些东西，它是否适用于整个领域。

PM：是的，一旦学会，它就适用于所有农场。我们每天都在收集更多数据。我们拍摄的每张照片都有助于使系统对每个人都更好。因此，根据我们从不同数量的农场获得的信息，它会不断变得更好。

一旦了解到，一旦您部署了新的 LaserWeeder 赔率，我们就已经了解作物和土壤信息，从而能够做出正确的决定，然后我们将继续根据来自该特定位置的图像随着时间的推移使其变得更好。

ABG：所以，实际发生的是激光点到杂草的时间。那是那种杂草的永久死亡吗？它没有击中根源。它是否仍然完全杀死杂草。

PM：如果你烧坏了分生组织，即植物未分化的分生组织生长细胞的区域——如果你用激光或其他高密度能量源击中它，你就会炸开植物本身的细胞壁并阻止它从成长。这就是系统的运作方式，我们已经像我提到的那样已经做了好几个赛季了。

因此，功效已被一次又一次地证明。正在发生的事情是该计划无法再增长并将死亡。然后，这种有机物质会回到土壤中，可以被其他作物使用和消耗。

所以这意味着我们不依赖化学品，它们有自己的流失问题。我们只是将热能直接部署到植物中以杀死它。它确实杀死了他。

ABG：除草机的效率如何？

PM：我会说，我们在大约 88% 的杂草的正常操作中是有效的。那是我们的基准。机器宽度上的杂草密度存在差异。很多是：当你在那个领域巡航时，你能多快得到？

ABG：好吧，如果我记得在你的网站上读过，我想它说大约占地两英亩，大约每小时一英里。它并没有在那里设置任何速度记录。在接下来的几次机器迭代中，这会有所改进吗？

PM：我们一直致力于提高性能。需要将一定量的能量注入植物才能杀死它。而且30个激光听起来输出功率很大。但也有很多杂草，所以我们一直在努力解决这个问题。我不会在接下来的六个月左右寻求 2 倍的性能提升，但随着时间的推移，我们将继续以这种速度前进。

ABG：鉴于当前参数，是否有一定规模的农场认为这是最佳用途。如果你有一个 10,000 英亩的农场，那么完成这一切将需要很长时间。

PM：通常任何 800 英亩或更多的土地都对我们有利。

上次我查看我们的平均农场规模时，我认为是 4,000 英亩。 （对于拥有）数万英亩的农场，没问题。这只是意味着您需要不止一台激光器。

ABG：好的。我想我读到的投资回报率大约是一到三年，显然取决于农场的规模和机器——所有这些东西。

PM：通常，一年半到 3 年是我们真正寻找和关注的投资回报率。这意味着每年节省的金额，如果将节省的金额除以 LaserWeeder 的成本，则意味着 LaserWeeder 可以在 3 年内收回成本。所以，这就是我们的方式，我们就是这样看待它的。

我们需要确保种植者获得投资回收期。那是 3 年，他们获得了积极的投资回报率和每一英亩，然后这只是我们能多快建造它们的问题。

ABG：好的，我想我记得在您网站的某个地方看到了去年 2022 年我们售罄的那些。我不知道你建了多少，但你知道卖完可能是件好事。

PM：我们已经（卖光了）。我们一直在努力提高制造能力。我们在 2023 年下半年有可用的机器插槽。现在。 2023 年上半年已售罄。现在制造业仍然很困难。供应链仍然混乱。很难获得我们使用的零件。

两三年前，我曾经能够在第二天获得 10,000 件的数量，没问题。现在好像18个月了。所以它仍然很糟糕，还有很多工作要做，并揭示了如何（具有挑战性地获得）基础级技术组件。我说的是集成电路和微控制器等。我们身上的一切都在电路板上。那些元件来自海外大概100%

我们在这个国家不再做太多的制造电子产品制造。这意味着我们暴露了，并且系统中仍然存在很多冲击。获得零件仍然非常困难，这也是我们的订单如此之多的部分原因。

ABG：是的，这肯定是我们多年来一直在讨论的一个问题。在收成仍然很低的早期季节是否这样做（需要使用设备）。玉米在这个季节的后期会长出几英尺高。那除草机还能用吗？

PM：越早越好。较小的杂草需要较少的时间来射击和杀死，所以快速进入是好的。这取决于作物。洋葱不会遮荫，所以它们会不断长出新的杂草丛。

直到收获前一两个星期，我们才开始种植洋葱。 （机器可以处理）生长周期保持在三英尺以下的作物。 （在那之后），作物的树冠会阻止阳光照射到下面，杂草基本上会在那个时候停止生长。

对于那些（更高的）作物，我们将进行一次或两次。这取决于作物。我们一直主要关注蔬菜和特种作物。因此，无论如何，出于经济原因，玉米并不是我们的重点。

ABG：种植者一直在使用这款 LaserWeeder。你从他们那里听到了什么？他们高兴吗？他们是否表达了任何担忧？

PM：我们面临的大部分挑战是让机器以足够快的速度投入现场建造。种植者对此很满意。成本节约是巨大的。这项技术很有趣。我们允许种植者做一些事情，比如更密集地种植，因为 LaserWeeder 的准确性，以及它可以接近作物的程度，并且仍然可以杀死杂草（允许）每英亩更多的林分数。因此，除了杀死杂草之外，还有一些积极的好处，因为我们没有任何作物投入，所以你不会在地上喷洒杀虫剂。你不必耕种，所以你不会翻动表土。您不会将微生物带到绿叶蔬菜的叶子上。当我们构建我们了解到的初始产品时，我们甚至没有意识到很多次要好处。这让我们很兴奋。

什么是旧线？如果你不前进，你就会落后。 LaserWeeder 的下一步是什么？几年后会有什么不同。

我们一直专注于我们可以做的其他事情。我们现在（开发）的软件是用来打薄的。所以您可以使用 LaserWeeder 进行疏伐。

当你的种子没有 100% 发芽时，许多人会播种更多的种子，以便在整个田地里获得良好的林分数。但是如果你这样做，如果你监督它意味着什么，你会遇到一些拥挤的问题和你在更高分布的种子中获得良好发芽的区域。

因此，有一个称为间伐的过程，即去除一些会导致拥挤问题的额外植物。因此，LaserWeeder 也可以做到这一点。这就是我们正在研究的内容，然后是我们可以提供帮助的农场和领域的一般其他技术。我们开始关注其他一些项目。

ABG：还有什么其他的事情是我们需要知道的？

PM：在过去的四年里，这是一种充满爱和激情的劳动。如果您对 LaserWeeder 感兴趣，请查看 Carbon Robotics。我们是唯一的 LaserWeeder。

ABG：我想你之前提到过这个网站。那是 carbonrobotics.com。好的。了不起。谢谢你，保罗，感谢你今天的时间。我们感谢您对技术和农业未来的看法。下次加入我们，参加另一期农业技术讲座，我们将与另一位专家讨论如何通过技术改善农业行业。感谢收听。

PM：我还想指出，我们对 LaserWeeder 有足够的需求，现在我们将在 2024 年开始销售一些产品。

这说明了所有产品的表现。其中很多是人们看到它在邻居的田地里奔跑之类的。因此，一切进展顺利，种植者普遍对这些机器非常满意。