小型激光除草機(jī)從實(shí)驗(yàn)室走向田間地頭
2024-11-12 16:08:13
團(tuán)隊(duì)成員在田間進(jìn)行設(shè)備測試。
盡管農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平已經(jīng)有了大幅提升，但是雜草依然是人類農(nóng)業(yè)一大威脅。
安徽師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院“草影無蹤”團(tuán)隊(duì)歷時5年，深入走訪8家農(nóng)業(yè)企業(yè)，走進(jìn)32個農(nóng)戶家中，在萬余次模型訓(xùn)練、6萬行代碼的基礎(chǔ)上，終于讓小型激光除草機(jī)從實(shí)驗(yàn)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(xì)胞結(jié)構(gòu)，阻礙營養(yǎng)傳遞，從而“餓死”雜草。
“草影無蹤”團(tuán)隊(duì)隊(duì)長、2022級物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的閆星星說，在學(xué)?！盎ń騽?chuàng)客營”的培訓(xùn)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(dá)到除雜草的目標(biāo)。在他看來，計(jì)算機(jī)與農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)合是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢：“機(jī)械結(jié)構(gòu)決定產(chǎn)品的下限，而運(yùn)用的算法知識決定了產(chǎn)品的上限?！?/p>
據(jù)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師趙傳信分析，激光除草技術(shù)作為當(dāng)前國內(nèi)外新出現(xiàn)的技術(shù)，具有降低農(nóng)業(yè)勞動強(qiáng)度、減少除草劑使用等優(yōu)點(diǎn)，市場前景較為廣闊。
“我們的產(chǎn)品定位于壟間窄域作業(yè)，體積輕量化，目前配備了一套激光頭和兩套雙目相機(jī)，產(chǎn)品售價在1萬元左右。”閆星星說。為解決現(xiàn)有產(chǎn)品的應(yīng)用痛點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)通過擴(kuò)大雜草作物訓(xùn)練集，研發(fā)出高效、靈活、低成本的單尾蝎式激光除草機(jī)。
團(tuán)隊(duì)還研發(fā)融合輪廓檢測的雙目視覺增強(qiáng)識別定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對雜草、蔬菜的識別。如同給機(jī)器裝上一雙智能眼睛，能精確找到雜草的位置，并計(jì)算出灼燒雜草的最佳點(diǎn)。
在團(tuán)隊(duì)成員的接力攻關(guān)下，激光除草機(jī)已經(jīng)進(jìn)化出第三代產(chǎn)品。其中，二代機(jī)相較于一代機(jī)有了明顯的改進(jìn)：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(jìn)行了功率上的調(diào)整，提升了除草效率，節(jié)約了除草時間。同時研發(fā)ESCOLR算法，提高了雜草識別定位的精確度。今年年初，團(tuán)隊(duì)成員在網(wǎng)上看到雙尾蝎式戰(zhàn)斗機(jī)的介紹，受此啟發(fā)，經(jīng)過商討，三代機(jī)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(tuán)隊(duì)與阜陽一家中草藥種植基地和岳西縣一家茶葉生產(chǎn)合作社簽訂意向合作協(xié)議，以及除草服務(wù)合同和產(chǎn)品采購合同，總金額超100萬元。
團(tuán)隊(duì)在安徽阜南縣郜臺鄉(xiāng)江山種植園進(jìn)行了對比測試，依托第三方機(jī)構(gòu)的鑒定，相較于之前的除草劑除草，使用激光除草機(jī)，作物的營養(yǎng)物質(zhì)含量提升了近40%。同時，除草誤傷率降低，10畝上海青的產(chǎn)量增加了18%。此外，對安徽蕪湖市新聯(lián)村一片辣椒田的回訪統(tǒng)計(jì)顯示，采用激光除草機(jī)后，農(nóng)藥使用量減少了30%。
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