Знищуємо бур'яни лазером

Перше, що помічаєш під час експерименту з LaserWeeder – це стовп світла. Насправді, це єдина ознака того, що LaserWeeder починає працювати. Ні руху, ні стуку, ні клацання чи шипіння під час роботи машини немає. Якщо підійти ближче, то можна побачити маленькі струмені диму, що піднімаються з-під машини. Час від часу також видніються червоні крапки на землі. Все це рясне світло, що видає машина – це просто звичайне підсвічування. Всю роботу виконують лазерні промені. На відміну від лазерного шоу на музичних фестивалях, ці промені невидимі оку, проте вони з великою точністю спрямовуються на бур'яни, буквально доводячи їх до кипіння, - і в такий спосіб небажана рослинність швидко й надійно знищується.

LaserWeeder не є повноцінним замінником прополювання, а швидше може стати в нагоді там, де використання прополювача для боротьби з бур'янами неможливе. Ми спостерігали за роботою машини на полі шпинату, однак, крім широкорядних культур, LaserWeeder може також замінити ручну працю на полях зі стрічковим посівом, на кшталт цибулі чи моркви.

LaserWeeder надійшов у продаж лише минулого року і поки в роботі знаходяться всього 47 одиниць, всі у Північній Америці.

Клітини вибухають, білки згортаються

З приходом сутінків чи темряви дійство стає по-справжньому вражаючим. Це як спостерігати приземлення НЛО: потужне біле світло, що миготить із високою частотою та синхронізоване із камерами під машиною для підтримки постійного рівня освітлення, в чотири рази потужнішого за сонячне світло. Дим та крихітні спалахи можуть навести на думку про вогонь, проте це не спалювання бур'янів, хоча процес і має дещо спільне. Лазерний промінь нагріває рідини всередині рослини, провокуючи вибух клітин, згортання білків та в'янення. Може здатися, що LaserWeeder спеціалізується лише на молодих і тендітних проростках, проте насправді він справляється майже з усіма видами бур'янів будь-якого розміру.

Хто такі Carbon Robotics?

Carbon Robotics починали як стартап ще у 2018 році, з інженерною базою у Сіетлі, США. Сіетл відомий своїми фабриками Boeing, проте останніми роками став центром для різного роду технологічних компаній, зокрема Amazon, Microsoft, Google та Facebook. Це вплинуло на рішення Carbon Robotics відкрити штаб-квартиру саме в цьому регіоні.

Чистий хай-тек

Принцип LaserWeeder дуже простий: камера розпізнає рослини, лазер зосереджує світловий промінь на бур’янах і вбиває їх. Хоча пояснити процес дуже просто, технологія, що керує машиною, - це чистий хай-тек. 

LaserWeeder оснащено двома рядами камер, перший ряд «бачить» рослини, і програмне забезпечення визначає, які з них є бур'янами. Другий ряд забезпечує точність націлювання лазерного променю.

Машина може похвалитися 30-ма лазерами вздовж своєї 6-метрової ширини, зі здатністю обробляти до 200 тис. рослин за годину. Якщо бур'ян сховався під листям культурної рослини, то він може уникнути знищення. Проте, якщо камера його виявила, то бур'ян все одно потрапить під промінь лазера. Молоді проростки бур’янів також легко виявляються і знищуються, навіть якщо вони за міліметр від рослини.

Чим менше, тим швидше

Чим менша рослина бур'яну, тим легше процес його обробки і тим швидше виконує свою роботу LaserWeeder. Більші бур'яни потребують довшого зосередження променю для знищення. Чим довша обробка і чим щільніше ростуть бур'яни, тим повільніше йде робота апарату. Зазвичай лазеру потрібно 0,1 секунди для обробки однієї бур'янини, необхідний час комп'ютер вираховує окремо для кожної рослини.

Програмне забезпечення також рахує культурні одиниці на полі і може прибирати двонасінні рослини. Воно фіксує всі бур'яни, їх розташування та вид. Цей процес генерує значний об'єм даних.

Особливим плюсом машини є те, що LaserWeeder практично не потребує обслуговування. Лазерам потрібен огляд після 2000 годин функціонування (що еквівалентно приблизно 3500 загальним годинам роботи). Такий огляд – це послуга, яку Carbon Robotics виконує у своєму центрі.

Еквівалент 24-х автомобілів Tesla

Обчислювальна потужність машини, потрібна для швидкої та ефективної роботи з численними розрахунками, дійсно вражає. За інформацією Carbon Robotics, потужність сервера машини рівносильна 24 бортовим комп'ютерам автомобілів Tesla, або комп'ютеру, який очікуєш побачити у найкращих університетах світу чи дослідницьких закладах на кшталт NASA.

Простого вентилятора, як у звичайних комп'ютерах, недостатньо для охолодження. Замість цього для запобігання перегріву встановлена повноцінна система кондиціонування. Також для охолодження лазерних трубок встановлена окрема водяна градирня. До передньої навіски кріпиться зовнішній допоміжний блок для приводу системи охолодження. Трактор має постійно видавати не менше 100 к. с. для забезпечення всіх систем живленням. Під час демонстрації бортовий комп'ютер трактора показував середню витрату дизельного пального у розмірі 18 л/год за весь період роботи.

LaserWeeder вивчає кожну рослину і на основі закладених у нього програм комп'ютер вирішує, яку саме рослину потрібно усунути. Ця технологія особливо підходить для контролю бур'янів на ранніх етапах їх появи на полі. Згідно з досвідом фермерів США, середня продуктивність машини становить близько 0,6 га на годину (при цьому ми пам’ятаємо, що її робоча ширина становить 6 метрів). Максимальна швидкість залежить від щільності бур'янів та їх розміру і може сягати 3,5 км/год.

Лазер також може бути налаштований лише на обробку міжрядь. Коли лазер зосереджений лише на знищенні бур'янів у міжряддях, швидкість його роботи значно зростає порівняно з обробкою всього поля.

Висновки

Плюси:

+Мінімізація порушення ґрунту, жодних хімікатів

+Значне зменшення потреби в ручній праці

+Знищує бур’яни майже незалежно від погодних умов

Мінуси:

-Висока ціна

-Потребує потужного трактора для роботи та перевезення

-Доступна лише одна робоча ширина - 6 м