科技日报记者 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。
杂草是农业一大威胁，尽管我国农业现代化水平已有大幅提升，但是农业依然受到杂草的危害和困扰。为了解决这一难题，“草影无踪”大学生科研团队用5年时间，让小型激光除草机从实验室走向田间地头，助力高效除草。
应用联合实验室进行除草机的组装工作" class="picture-illustrating" data-toggle="tooltip" placement="bottom" trigger="hover focus" html="true" data-original-title="团队成员在安师大工业互联网数智应用联合实验室进行除草机的组装工作。安徽师范大学供图" style="box-sizing: border-box; padding: 0px; margin: 0px auto !important; border: 0px; vertical-align: middle; width: auto !important; height: auto !important; object-fit: cover; max-width: 100%; display: block;" alt="" />
致力于激光除草技术研发
激光除草技术作为当前国内外新出现的技术，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。
2019年5月，安师大2021级计算机科学与技术专业研究生姚彦成意识到杂草这一农业难题的危害，带领2022级研究生汤广李、宋世佳等同学，成立“草影无踪”研究团队，致力于激光除草技术的专题研究。
“考虑到专业特点，我们选择从融合物联网、人工智能和机器人技术为一体的小型激光除草机器人项目入手，充分结合学生们的专业知识，锻炼他们的实践能力和创新精神。”团队指导老师赵传信说。
赵传信等老师主动构建跨学科研究平台，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，为团队成员提供特定领域的专业指导。
随后，团队开始探索将激光除草技术集成于自动化除草机械中，并于2022年7月成功研发出一代激光除草机。
实验场的一代激光除草机究竟能不能应用到试验田？团队成员开启了在安徽、江西、江苏等8省的实地调研之旅。
团队在调研中发现，现有激光除草技术存在着激光头角度单一、体型笨重、不能全周期除草等痛点。
为解决这些痛点，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、研发融合轮廓检测的双目视觉增强识别定位技术，于2023年3月成功生产出高效、灵活、低成本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。
在田间地头找到最优解
二代激光除草机初代产品能否适应现实环境，依然需要在田间地头寻找答案。
为此，团队来到安徽岳西茶叶基地进行首次试点实验。实验中，除草机运行十分稳定，这让团队成员十分欣喜。然而，团队发现这种稳定只存在于风和日丽的天气，一旦碰到大风天气，机器便会出现定位误差。
“在之后的研发中，我们改进算法，增加了反馈机制，同时进行图像数据增强，确定更加重要的特征权重，提升模型识别的精度等，保证设备在风吹草动时也能正常工作。”团队成员刘宇航说。
2023年9月，经过改进的机器在接下来的试验中成功攻克机器定位误差难题，并顺利卖出了第一台。至此，“草影无踪”团队历经5年探索、研发出的产品通过三代更迭，终于符合了市场需求。该激光除草机已经稳定运营了1000余小时，从实验室走向了田间地头。
“在这5年里，团队成员深入走访8家农业企业，走进32位农户家中，开展了万余次模型训练，取得11项专利软著，发表7篇论文。”“草影无踪”团队队长、2022级物联网工程专业闫星星说。
二代机最终产品给农业生产带来怎样的变化？团队在安徽阜南县郜台乡江山种植园进行了对比测试，相较于之前的除草剂除草，使用激光除草机之后，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，我希望他们能够继续发扬创新精神，将所学知识运用到实际工作中，相信随着项目的逐步落实，将为我国农业生产带来深远影响。”赵传信说。
