小型激光除草機從實驗室走向田間地頭
2024-11-12 16:08:13
團隊成員在田間進行設備測試。
盡管農業現代化水平已經有了大幅提升，但是雜草依然是人類農業一大威脅。
安徽師范大學計算機與信息學院“草影無蹤”團隊歷時5年，深入走訪8家農業企業，走進32個農戶家中，在萬余次模型訓練、6萬行代碼的基礎上，終于讓小型激光除草機從實驗室走向田間地頭。其工作原理是：雜草幼苗階段，通過激光灼燒，燒斷根莖，從而“燒死”雜草；雜草生長成熟期，灼燒莖葉，破壞細胞結構，阻礙營養傳遞，從而“餓死”雜草。
“草影無蹤”團隊隊長、2022級物聯網工程專業的閆星星說，在學校“花津創客營”的培訓中，了解到激光的多種功能，于是便思考是否可以加大激光功率，以達到除雜草的目標。在他看來，計算機與農業機械的結合是現代農業發展的必然趨勢：“機械結構決定產品的下限，而運用的算法知識決定了產品的上限。”
據團隊指導老師趙傳信分析，激光除草技術作為當前國內外新出現的技術，具有降低農業勞動強度、減少除草劑使用等優點，市場前景較為廣闊。
“我們的產品定位于壟間窄域作業，體積輕量化，目前配備了一套激光頭和兩套雙目相機，產品售價在1萬元左右。”閆星星說。為解決現有產品的應用痛點，團隊通過擴大雜草作物訓練集，研發出高效、靈活、低成本的單尾蝎式激光除草機。
團隊還研發融合輪廓檢測的雙目視覺增強識別定位技術，實現對雜草、蔬菜的識別。如同給機器裝上一雙智能眼睛，能精確找到雜草的位置，并計算出灼燒雜草的最佳點。
在團隊成員的接力攻關下，激光除草機已經進化出第三代產品。其中，二代機相較于一代機有了明顯的改進：首先，將輪式改為全履帶式底盤，同時增加了輔助輪，大幅提升了越障能力；其次，對激光器進行了功率上的調整，提升了除草效率，節約了除草時間。同時研發ESCOLR算法，提高了雜草識別定位的精確度。今年年初，團隊成員在網上看到雙尾蝎式戰斗機的介紹，受此啟發，經過商討，三代機最終采用雙蝎式的布局，大大提高了除草的效率。
截至目前，“草影無蹤”團隊與阜陽一家中草藥種植基地和岳西縣一家茶葉生產合作社簽訂意向合作協議，以及除草服務合同和產品采購合同，總金額超100萬元。
團隊在安徽阜南縣郜臺鄉江山種植園進行了對比測試，依托第三方機構的鑒定，相較于之前的除草劑除草，使用激光除草機，作物的營養物質含量提升了近40%。同時，除草誤傷率降低，10畝上海青的產量增加了18%。此外，對安徽蕪湖市新聯村一片辣椒田的回訪統計顯示，采用激光除草機后，農藥使用量減少了30%。
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