中新教育丨安徽師范大學(xué)團(tuán)隊(duì)為高效除草提供新方案

中新網(wǎng)合肥10月21日電 (成明霞 李家榕)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)近日正在全力備戰(zhàn)第十四屆“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽決賽。此前，該團(tuán)隊(duì)的《草影無蹤——新型單尾蝎式激光除草機(jī)》項(xiàng)目已獲第十一屆“挑戰(zhàn)杯·華安證券”安徽省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽金獎(jiǎng)以及安徽省大學(xué)生創(chuàng)新大賽(2024)銀獎(jiǎng)。

據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)耗時(shí)5年，走遍8省25市，深入走訪農(nóng)業(yè)企業(yè)，走進(jìn)農(nóng)民家中，在萬余次模型訓(xùn)練、千余篇論文積累、六萬行代碼的基礎(chǔ)上，讓小型激光除草機(jī)從實(shí)驗(yàn)室走向田間地頭，助力高效除草。

團(tuán)隊(duì)成員初次在蔬菜地里運(yùn)行樣機(jī)。安徽師大供圖

探尋破除難題的新農(nóng)路

“我是農(nóng)民的孩子，從小看著老一輩親手拔去雜草，十分辛苦勞累且效率很低。在一次項(xiàng)目組會(huì)上，我了解到激光的種種功能，于是我便思考是否可以加大激光功率，以達(dá)到除雜草目的。”談及項(xiàng)目靈感來源，“草影無蹤”團(tuán)隊(duì)隊(duì)長閆星星說。

激光除草技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，具有降低農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度、減少除草劑使用等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)前景較為廣闊。“考慮到專業(yè)特點(diǎn)，我們選擇融合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和機(jī)器人技術(shù)為一體的小型激光除草機(jī)器人項(xiàng)目入手，充分結(jié)合學(xué)生們的專業(yè)知識(shí)，鍛煉他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。”團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師趙傳信介紹道。為填補(bǔ)學(xué)生在特定領(lǐng)域的知識(shí)空白，指導(dǎo)教師主動(dòng)構(gòu)建跨學(xué)科研究平臺(tái)，邀請(qǐng)來自農(nóng)業(yè)科學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人工程等領(lǐng)域的專家學(xué)者，為學(xué)生提供專業(yè)指導(dǎo)。

基于這一背景，團(tuán)隊(duì)成員展開適用于小型經(jīng)濟(jì)組織的輕型激光除草機(jī)的實(shí)地調(diào)查和試點(diǎn)工作，并將實(shí)地調(diào)研范圍擴(kuò)大到以安徽為中心的周邊省份，開啟以江西、江蘇等為代表的8省調(diào)研之旅。

團(tuán)隊(duì)成員在茶園了解茶葉生長情況。安徽師大供圖

力求解決痛點(diǎn)的最優(yōu)解

在調(diào)研中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有激光除草技術(shù)存在著除草場(chǎng)景單一，地形適應(yīng)性差，作物誤除率高等痛點(diǎn)。為解決這些痛點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)通過擴(kuò)大雜草作物訓(xùn)練集，改進(jìn)基于蟻群算法的除草臂路徑規(guī)劃技術(shù)、搭建輔助輪越障模型、研發(fā)融合輪廓檢測(cè)的雙目視覺增強(qiáng)識(shí)別定位技術(shù)，生產(chǎn)出高效、靈活、低成本的單尾蝎式激光除草機(jī)。

生產(chǎn)出的除草機(jī)能否適應(yīng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境，答案要在田間地頭尋找。為此，該團(tuán)隊(duì)來到阜陽天星中藥材種植基地進(jìn)行首次試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，成員欣喜于除草機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，一陣大風(fēng)讓機(jī)器難以準(zhǔn)確定位被吹得東倒西歪的雜草。“團(tuán)隊(duì)第一次進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證就遇到環(huán)境干擾導(dǎo)致的定位誤差問題。在之后的研究中，我們改進(jìn)算法，增加了反饋機(jī)制。保證了設(shè)備在‘風(fēng)吹草動(dòng)’時(shí)也能正常工作。”團(tuán)隊(duì)成員劉宇航說，此次試驗(yàn)還成功解決了因農(nóng)殘過高而降低中草藥藥性的問題。

歷經(jīng)五年探索、三代更迭，激光除草機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，并逐步走出實(shí)驗(yàn)室走向田間地頭，目前已與相關(guān)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。預(yù)計(jì)使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量提升約40%，使農(nóng)藥使用量減少約30%，產(chǎn)品未來市場(chǎng)前景看好。

共筑“新農(nóng)人”的創(chuàng)新夢(mèng)

科研路上充滿未知和挑戰(zhàn)，靈感枯竭、時(shí)間緊迫、驗(yàn)證失敗乃是家常便飯。對(duì)于團(tuán)隊(duì)中唯一的大二成員來說，理論知識(shí)和比賽經(jīng)驗(yàn)都較為薄弱，團(tuán)隊(duì)成員曹俊豪說：“團(tuán)隊(duì)的氛圍很好，隊(duì)員們有新的想法都會(huì)一起討論，在前輩們的帶領(lǐng)下，我也收獲了很多寶貴的調(diào)研經(jīng)驗(yàn)。”

“我印象最深的是我們步行到試點(diǎn)地的六里路，那一路上我們說說笑笑，討論著產(chǎn)品的成功和未來發(fā)展，竟然覺得一點(diǎn)也不累。”隊(duì)員袁心茹笑道。

“對(duì)于未來，我希望他們能夠繼續(xù)發(fā)揮創(chuàng)新精神，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中。我相信，隨著項(xiàng)目的逐步落實(shí)，將為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)助效力。”團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師趙傳信說出了他的期待。(完)

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