激光除草机从实验室走进田间地头——安师大“草影无踪”大学生团队科研项目获奖
科技日报记者 洪敬谱 通讯报道 成明霞 李家榕在行动
在西安交通大学辉煌的舞台上，第十四届“挑战杯”秦创原中国大学生创业计划竞赛如火如荼地进行着。来自安徽师范大学计算机与信息学院的“草影无踪”大学生团队在此崭露头角，凭借他们的科研项目《草影无踪——新型单尾蝎式激光除草机》赢得了银奖的殊荣。
这一荣誉的背后，是团队成员们历经十一届“挑战杯·华安证券”安徽省大学生创业计划竞赛和安徽省大学生创新大赛的磨砺与历练。他们的项目，已经在各大竞赛中获得了金牌和银牌的好成绩，充分展现了他们的实力和潜力。
杂草，这个看似微不足道的问题，实则对农业构成了一大威胁。尽管我国的农业现代化水平已经大幅度提升，但杂草问题依然困扰着农业的发展。“草影无踪”团队深感其痛，为此，他们利用五年的时光，将小型激光除草机从实验室的研究带进了田间地头，为高效除草提供了有力的科技支持。
这些年轻的研究者们，在安师大工业互联网数智应用联合实验室里辛勤耕耘。那里是他们的战场，是他们的实验室。他们在这里进行除草机的组装工作，将理论与实际相结合，让科技的力量真正服务于农业。他们的努力，不仅让除草工作变得更加高效，也为农业的发展注入了新的活力。他们的成就，是科技与农业的完美结合，是青春与梦想的绽放。这个团队的努力和成就，让我们看到了年轻人的力量，看到了科技的力量，看到了农业的未来。在安师大工业互联网数智应用联合实验室中，团队成员们正专注于组装除草机。这些图像由安徽师范大学提供。
这里，有一群年轻的科研者正致力于激光除草技术的研发。激光除草技术作为一种新兴的技术，已经在国内外展现出其降低农业劳动强度、减少除草剂使用的巨大潜力，其市场前景相当广阔。
回溯到2019年5月，安师大计算机科学与技术专业的姚彦成研究生意识到杂草对农业的威胁，他带领团队如汤广李和宋世佳等同学成立“草影无踪”研究团队，决心深入研究激光除草技术。他们深知专业的知识背景能够为研究提供坚实的基石，因此决定从物联网、人工智能和机器人技术的融合入手，打造小型激光除草机器人项目。这不仅锻炼了团队成员的实践能力和创新精神，更充分利用了他们的专业知识。
团队的指导老师赵传信表示：“我们跨学科构建研究平台，邀请农业科学家、自动化技术专家以及机器人工程师为团队成员提供专业的指导。我们希望借助不同领域的专业知识和经验，推动激光除草技术的研发进程。”在这样的合作中，团队成员得以接触到前沿的技术和知识，并通过实践将理论转化为实际成果。他们的努力和创新精神让人赞叹不已。这一团队的成果有望为解决农业中的杂草问题开辟新的途径，为农业科技进步贡献力量。接下来，我们的团队开始了对激光除草技术的深度探索，并尝试将其集成到自动化除草机械中。经过不懈的努力，我们在2022年7月成功研发出了一代激光除草机。我们并不满足于现状，我们想知道这台机器在实际的试验田中的表现如何，于是我们在安徽、江西、江苏等8省进行了实地调研。
在调研过程中，我们发现现有的激光除草技术存在一些痛点，如激光头角度单一、机器体型笨重、不能全周期除草等。为了克服这些难题，我们开始了新一轮的技术研发。我们通过扩大杂草作物训练集，改进了基于蚁群算法的除草臂路径规划技术，并搭建了辅助轮越障模型。在经过长时间的研究和实验后，我们在2023年3月成功生产出了高效、灵活、低成本的单尾蝎式激光除草机，我们将其定位为二代激光除草机的初代产品。
为了更深入地了解作物和杂草的生长情况，我们的团队成员还前往安徽省芜湖市弋江区新联村拍摄了相关的照片。我们希望通过这些实地调研和拍摄，为下一步的研发工作提供更加详实的数据和资料。我们相信，在我们的努力下，激光除草技术一定会得到更加广泛的应用，为农业生产带来更大的便利和效益。
深入田间，探索最优解 针对二代激光除草机初代产品是否适应现实环境的问题，答案藏于田间地头。团队奔赴安徽岳西茶叶基地，开展首次试点实验。 在美丽的茶叶基地，除草机展现出稳定的运行状态，让团队成员满怀欣喜。实验中也暴露出机器的一个弱点：在大风天气下，会出现定位误差。这个问题如同一朵乌云，悬在团队心头。 “我们必须找到解决方案。”团队成员刘宇航坚定地说。随后，团队投入到紧张的改进工作中，他们调整算法、增加反馈机制、进行图像数据增强，并确定关键特征权重，以提升模型识别的精度。 经过不懈努力，2023年9月，改进后的机器成功解决了定位误差问题，并顺利推出了第一台产品。“草影无踪”团队历经五年的探索与研发，产品经过三代更迭，终于满足了市场的需求。 如今，这款激光除草机已经稳定运营超过1000小时，从实验室走进了真实的田间地头。看着机器在田间自如作业，团队成员心中的喜悦难以言表。他们的努力，终于换来了这一刻的骄傲与满足。 这是一次从理论到实践的跨越，也是一次从实验室到田间地头的飞跃。团队的付出与努力，终于让激光除草机成为现实中的应用工具，为农业生产带来了实质性的帮助。
在过去的五年里，“草影无踪”团队的成员们深入实地，走访了八家农业企业，踏入了三十二户农户家中，进行了万余次的模型训练，辛勤耕耘后取得了十一项专利软著和七篇论文的丰硕成果。这一切的辛勤付出，队长闫星星，一位2022级物联网工程专业的学子，都深有感触。他们研发的二代机最终产品，已经在安徽阜南县郜台乡江山种植园进行了实地对比测试。相较于传统的除草剂除草方式，激光除草机的使用，让作物的营养物质含量提升了近百分之八。该技术的运用也大大降低了除草过程中的误伤率，使得上海青的产量增加了百分之十。
目前，“草影无踪”团队与安徽省的七家企业签订了除草服务合同和产品采购合同，总金额更是突破了百万元大关。不仅如此，通过与代加工厂合作，他们成功实现了科研成果的转化和批量生产。赵传信对他们寄予厚望：“我期望他们可以继续发扬创新精神，将所学知识运用到实际工作中去，随着项目的逐步落实，必将为我国农业生产带来革命性的变化。”这是一个融合了创新与实用的项目，值得每一个人期待其未来的更大发展。