在田间地头追逐创新梦想

——安徽师范大学大学生科研团队研发激光除草机助农业生产

◎本报记者 洪敬谱

通 讯 员 成明霞 李家榕

10月29日至11月2日，在西安交通大学举行的第十四届“挑战杯”秦创原中国大学生创业计划竞赛上，安徽师范大学（以下简称“安师大”）计算机与信息学院“草影无踪”大学生科研团队的科研项目“草影无踪——新型单尾蝎式激光除草机”荣获银奖。此前，该项目已斩获第十一届“挑战杯·华安证券”安徽省大学生创业计划竞赛金奖以及安徽省大学生创新大赛（2024）银奖。

杂草是农业生产中的一大危害。尽管我国农业现代化水平已有大幅提升，但杂草问题依然困扰着农业生产。激光除草技术具有降低农业劳动强度、减少除草剂使用等优点，市场前景较为广阔。“草影无踪”大学生科研团队历时5年，成功将小型激光除草机从实验室推向了田间地头，实现了高效除草。

姚彦成是安师大2021级计算机科学与技术专业研究生。2019年5月，就读安师大物联网专业本科二年级时，他和同学一起成立“草影无踪”科研团队，致力于激光除草技术的专题研究。

“我们融合物联网、人工智能和机器人技术，研发小型激光除草机器人。这既能充分利用学生的专业知识，又能锻炼他们的实践能力和创新思维。”团队指导老师赵传信说。为了构建跨学科研究平台，赵传信邀请来自农业科学、自动化技术、机器人工程等领域的专家学者，为团队成员提供专业指导。

2022年7月，团队成功研发出第一代激光除草机，并在安徽、江西、江苏等地区开展了实地调研。在调研过程中，团队成员发现现有的激光除草技术存在激光头角度单一、体型庞大、无法全周期除草等问题。

为此，团队通过扩大杂草作物训练集、改进基于蚁群算法的除草臂路径规划技术、搭建辅助轮越障模型以及研发融合轮廓检测的双目视觉增强识别定位技术，最终在2023年3月成功生产出高效、灵活且成本较低的单尾蝎式激光除草机。团队将它定位为二代激光除草机初代产品。

为了验证二代激光除草机初代产品在实际环境中的适应性，团队决定在安徽岳西茶叶基地进行首次实地测试。测试发现，除草机仅能在良好天气状况下稳定运行，一旦遭遇大风天气，机器便会出现定位误差。

团队成员刘宇航说：“针对这一问题，我们在后续的研发中进行了算法改进，增加了反馈机制，并进行了图像数据增强处理，确定更重要的特征权重，提升模型识别的精度。”

2023年9月，经过改进的机器在后续试验中成功解决了定位误差问题，团队顺利售出了第一台设备。目前，激光除草机已稳定运营超过1000小时，成功从实验室走向了田间地头。

“草影无踪”大学生科研团队队长、安师大2022级物联网工程专业学生闫星星表示：“5年里，我们深入走访了8家农业企业，走进了32位农户家中，进行了上万次模型训练，取得了11项专利和软件著作权，发表了7篇论文。”

二代激光除草机给农业生产带来怎样的变化？团队成员在安徽省阜南县郜台乡江山种植园进行了对比测试。结果显示，与传统除草剂相比，使用激光除草机后，作物的营养物质含量提升了近8%，同时除草误伤率降低，10亩上海青的产量增加了10%。目前，“草影无踪”团队与安徽省7家企业签订了除草服务合同和产品采购合同，总金额超过100万元。此外，团队通过与代加工厂合作，基本实现了科研成果的成功转化和批量生产。

“未来，我希望团队成员能够继续发扬创新精神，将所学知识运用到实际工作中。”赵传信说。