在田間地頭追逐創新夢想

——安徽師範大學大學生科研團隊研發激光除草機助農業生產

◎本報記者 洪敬譜

通 訊 員 成明霞 李家榕

10月29日至11月2日，在西安交通大學舉行的第十四屆“挑戰杯”秦創原中國大學生創業計劃競賽上，安徽師範大學（以下簡稱“安師大”）計算機與信息學院“草影無蹤”大學生科研團隊的科研項目“草影無蹤——新型單尾蠍式激光除草機”榮獲銀獎。此前，該項目已斬獲第十一屆“挑戰杯·華安證券”安徽省大學生創業計劃競賽金獎以及安徽省大學生創新大賽（2024）銀獎。

雜草是農業生產中的一大危害。儘管我國農業現代化水平已有大幅提升，但雜草問題依然困擾着農業生產。激光除草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。“草影無蹤”大學生科研團隊歷時5年，成功將小型激光除草機從實驗室推向了田間地頭，實現了高效除草。

姚彥成是安師大2021級計算機科學與技術專業研究生。2019年5月，就讀安師大物聯網專業本科二年級時，他和同學一起成立“草影無蹤”科研團隊，致力於激光除草技術的專題研究。

“我們融合物聯網、人工智能和機器人技術，研發小型激光除草機器人。這既能充分利用學生的專業知識，又能鍛鍊他們的實踐能力和創新思維。”團隊指導老師趙傳信説。為了構建跨學科研究平台，趙傳信邀請來自農業科學、自動化技術、機器人工程等領域的專家學者，為團隊成員提供專業指導。

2022年7月，團隊成功研發出第一代激光除草機，並在安徽、江西、江蘇等地區開展了實地調研。在調研過程中，團隊成員發現現有的激光除草技術存在激光頭角度單一、體型龐大、無法全週期除草等問題。

為此，團隊通過擴大雜草作物訓練集、改進基於蟻羣算法的除草臂路徑規劃技術、搭建輔助輪越障模型以及研發融合輪廓檢測的雙目視覺增強識別定位技術，最終在2023年3月成功生產出高效、靈活且成本較低的單尾蠍式激光除草機。團隊將它定位為二代激光除草機初代產品。

為了驗證二代激光除草機初代產品在實際環境中的適應性，團隊決定在安徽嶽西茶葉基地進行首次實地測試。測試發現，除草機僅能在良好天氣狀況下穩定運行，一旦遭遇大風天氣，機器便會出現定位誤差。

團隊成員劉宇航説：“針對這一問題，我們在後續的研發中進行了算法改進，增加了反饋機制，並進行了圖像數據增強處理，確定更重要的特徵權重，提升模型識別的精度。”

2023年9月，經過改進的機器在後續試驗中成功解決了定位誤差問題，團隊順利售出了第一台設備。目前，激光除草機已穩定運營超過1000小時，成功從實驗室走向了田間地頭。

“草影無蹤”大學生科研團隊隊長、安師大2022級物聯網工程專業學生閆星星表示：“5年裏，我們深入走訪了8家農業企業，走進了32位農户家中，進行了上萬次模型訓練，取得了11項專利和軟件著作權，發表了7篇論文。”

二代激光除草機給農業生產帶來怎樣的變化？團隊成員在安徽省阜南縣郜台鄉江山種植園進行了對比測試。結果顯示，與傳統除草劑相比，使用激光除草機後，作物的營養物質含量提升了近8%，同時除草誤傷率降低，10畝上海青的產量增加了10%。目前，“草影無蹤”團隊與安徽省7家企業簽訂了除草服務合同和產品採購合同，總金額超過100萬元。此外，團隊通過與代加工廠合作，基本實現了科研成果的成功轉化和批量生產。

“未來，我希望團隊成員能夠繼續發揚創新精神，將所學知識運用到實際工作中。”趙傳信説。