大学生用AI“爆改”田间除草 微型激光除草机从实验室走向田间地头
尽管农业当代化水平依然有了大幅晋升，但是杂草依然是东说念主类农业一大恫吓。
安徽师范大学狡计机与信息学院“草影无踪”团队尝试用后生科技力量助力高效除草。该团队历时5年，深刻看望8家农业企业，走进32个农户家中，在万余次模子西宾、6万行代码的基础上，终于让微型激光除草机从实验室走向田间地头。其责任旨趣是：杂草幼苗阶段，通过激光灼烧，烧肃除茎，从而“烧死”杂草；杂草滋前途修期，灼烧茎叶，碎裂细胞结构，闭幕养分传递，从而“饿死”杂草。
此前，该团队的《草影无踪——新式单尾蝎式激光除草机》技俩已斩获第十一届“挑战杯”安徽省大学生创业打算竞赛金奖以及安徽省大学生蜕变大赛（2024）银奖。
学狡计机的学生为何对准了农业
“我是农民的孩子，从小看着老一辈亲手拔去杂草，格外远程且落幕很低。”“草影无踪”团队队长、2022级物联网工程专科的闫星星说，在学校“花津创客营”的培训中，了解到激光的多种功能，于是便念念考是否不错加大激光功率，以达到除杂草的方针。
“在与杂草的战争中，东说念主工除草老本高，化学除草稠浊重。机械除草凭借高效环保的先天上风，迟缓成为行业可捏续发展的势必选拔。”在他看来，狡计机与农业机械的连系是当代农业发展的势必趋势：“机械结构决定家具的下限，而诓骗的算法学问决定了家具的上限。”
据团队携带真挚赵传信分析，激光除草手艺当作面前国表里新出现的手艺，具有裁汰农业服务强度、减少除草剂使用等优点，商场远景较为普遍。“沟通到专科特色，咱们选拔从交融物联网、东说念主工智能和机器东说念主手艺为一体的微型激光除草机器东说念主技俩着手，充分连系学生们的专科学问，考验他们的实行才略和蜕变精神。”
为了填补同学们在特定鸿沟的学问空缺，携带教师们主动构建跨学科研究平台，邀请来自农业科学、自动化手艺、机器东说念主工程等鸿沟的内行学者，提供专科携带。
基于这一配景，团队成员伸开适用于微型经济组织的轻型激光除草机的实地捕快和试点责任。在看望中，团队了解到自动化除草为势在必行，而面前只好激光除草终澄莹商场化。于是团队把研发观念定位为一款安妥微型经济组织的轻型激光除草机。
跟着调研的深刻开展，“草影无踪”团队将实地调研鸿沟扩大到以安徽为中心的临近省份，开启以江西、江苏等为代表的8省调研之旅。
5年来，这支团队不断壮大。2019年，还在读本科的姚彦成暑期社会实行时，萌生了科技蜕变的想法，于是运转组队，到面前依然持续传承了两批东说念主。2022年，闫星星成为第二批的主力队员，主要认真第二代和第三代家具的研发和商场化。面前团队共有15东说念主，主要来自物联网工程、狡计机科学与手艺、电子信息工程等专科，其中，3东说念主为硕士研究生。
找到管制“痛点”的最优解
在调研中，团队发现：国表里现存激光除草手艺存在着除草场景单一，地形适合性差，作物误除率高档痛点。现存激光除草手艺均接受“自顶向下”扫描，且无复杂的识别定位功能，导致除草场景专一，仅适用于作物幼苗期间除草；加之机器体型弘远，大多接受轮式结构，地形适合性差，仅适合平坦轩敞地形。
面前商场上手艺进修的开采为海外一家公司坐褥的激光除草机，售价高达20万好意思元。
“咱们的家具定位于垄间窄域功课，体积轻量化，面前配备了一套激秃顶和两套双目相机，家具售价在东说念主民币1万元傍边。”闫星星说。为管制现存家具的应用痛点，团队通过扩大杂草作物西宾集，研发出高效、天真、低老本的单尾蝎式激光除草机。
“就像让一群蚂蚁在迷宫中寻找从启航点到尽头的最短旅途，蚂蚁能绕过贫乏物，找到一条不撞墙的最好阶梯。”闫星星先容，他们接受改造的蚁群算法进行机械臂旅途优化，使其大致选拔一条从肇端点到目的点的最优旅途，幸免在动掸运作流程与贫乏物发生碰撞。
团队搭建缓助轮越障模子，在原有履带式的小车上附加了缓助轮，缔造重点指令模子，连系加快度与歪斜进度等信息，治疗参数匡助小车告成爬坡越障。如同汽车卡在坑凹地中，有东说念主从后方推一把，助力它回到深谷上。
团队还研发交融综合检测的双目视觉增强识别定位手艺，终了对杂草/蔬菜的识别。如同给机器装上一对智能眼睛，能精准找到杂草的位置，并狡计出灼烧杂草的最好点。
在团队成员的起劲于攻关下，激光除草机依然进化出第三代家具。其中，二代机相较于一代机有了显着的改造：领先，将轮式改为全履带式底盘，同期增多了缓助轮，大幅晋升了越障才略；其次，对激光器进行了功率上的治疗，晋升了除草落幕，从简了除草时辰。同期研发ESCOLR算法，提高了杂草识别定位的精准度。本年龄首，团队成员在网上看到双尾蝎式战斗机的先容，受此启发，经过讨论，三代机最终接受双蝎式的布局，大大提高了除草的落幕。
从实验室到田间地头有多远
坐褥出来的除草机能否适合施行环境，只好在田间地头才气找到细目的谜底。为此，团队来到安徽阜阳一家中药材拔擢基地进行初次实验，起首人人皆欢畅于除草机的踏实运行，关联词瞬息吹来的一阵大风，让机器难以准细目位东歪西倒的杂草。
发现问题仅仅第一步，若何管制才是要害。“团队第一次进行家具考据，就遭逢环境打扰导致的定位过失问题，随后咱们改造算法，增多了响应机制，让开采在风吹草动时也能日常责任。”团队成员刘宇航说。
此外，团队在阜南县山河蔬菜大棚基地又遭逢了一个挑战：瓜架的存在违犯了机械臂的定点动掸。为了管制这一问题，他们在旅途规画算法中增多了避障功能，使得机械臂能绕开贫乏物到达方针点。
而在岳西县一家茶叶相助社进行实地测试时，团队发现原先在实验室环境中想象的越障算法，并不可随和内容应用的需求。为此，又增设了缓助轮摆臂结构。
值得一提的是，在阜阳的初次磨真金不怕火中，团队还收效管制了因农残过高而裁汰中草药药性的问题，取得了农户高度认同，并告成卖出第一台开采。历经5年探索、三代更替，激光除草机资格900小时、49公里的踏实运行，终于收效走出实验室，走向田间地头。
截止面前，“草影无踪”团队与阜阳一家中草药拔擢基地和岳西县一家茶叶坐褥相助社坚定意向相助条约，以及除草服务合同和家具采购合同，总金额超100万元。团队提供全套服务，包括环境评估、定制除草、不测情况处理、开采着重等责任。
团队在安徽阜南县郜台乡山河拔擢园进行了对比测试，依托第三方机构的毅然，相较于之前的除草剂除草，使用激光除草机，作物的养分物资含量晋升了近40%。同期，除草误伤率裁汰，10亩上海青的产量增多了18%。此外，对安徽芜湖市新联村一派辣椒田的回拜统计清晰，接受激光除草机后，农药使用量减少了30%。
面前，团队成员共授权11项专利、软件文章权，发表7篇论文。“一种全生命周期电板荷电情景的展望次第”“农作物病害识别模子的西宾次第及农作物病害识别次第”等专利，在小车导航优化、动力管制、电板监控及农作物病害识别等方面终澄莹手艺蜕变。
成明霞 李家榕 中青报·中青网记者 王磊 王饶恕 来源：中国后生报
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