长春理工大学激光除草技术助力智慧农业发展

一束光，承载科技与环保的希望，点亮智慧农业的未来。

在吉林长春国家农业高新技术产业示范区的玉米大田里，耀眼的光芒此起彼伏，随着机器轰鸣驶过，田垄间的杂草被一束束激光精准灼烧，玉米秧苗却几乎没有破坏。这标志着长春理工大学研发的2代智能激光除草机田间试验成功，动态瞄准、精准打击等多项关键核心技术实现突破。

“在与杂草的斗争中，人工除草成本高，化学除草污染重。在资源日益紧张、环境挑战加剧的今天，黑土地的保护与农药减施增效是环境保护的迫切需求，激光除草技术提供了一种高效、环保的农业生产解决方案。”长春理工大学王宪涛教授对于激光除草技术的发展前景信心十足。

对农业大省来说，“激光+农业”的发展模式对构建现代农业产业新体系，提升农业的整体效益和综合竞争力，具有重要的现实作用和深远的历史意义。智能激光除草机的研发是光、机、电、算等领域技术的融合，这些都是长春理工大学的优势所在。基于这一背景，学校与宁波一彬电子科技股份有限公司一拍即合，决定由一彬科技投资一千万元，在长春理工大学组建技术团队进行智能激光除草机的研发。

2023年7月份，双方签署正式的合作协议，在紧锣密鼓地推动之下，当年9月份，团队完成了方案设计工作，11月完成了单通道实验室样车的试制，到2024年2月底，团队已完成了项目软、硬件基本功能的试验研究。

2024年5月，团队在公主岭范家屯进行了1代样机的田间试验，完成了各种情况下（阴／晴／昼／夜）玉米苗、杂草采集数据及识别。获得了诸多原理性验证方面的可靠数据，但除草的精度及效率有待提升。

图为1代样机

“激光的定位与动态瞄准技术，是整个装备的核心和难点，简单来说就是要瞄得准、打得准。” 王宪涛教授认为，激光灼烧要在机器行进间开展，必须克服车身摇晃、垄台垄沟高度不一、杂草高度不一等不利的现实因素。

仅四个月之后，技术团队就针对性升级研发了2代样机，将车辆底盘升级为四轮液压式独立悬挂，提高了车辆在不同作业场景和复杂工况下的操控性；采用获得授权发明专利的同轴视觉光路及结构布局，仅需快速计算出杂草的估算高度，即可实现瞄准杂草质心；此外，为纠正激光除草过程中的打偏的现象，2代样机改进了激光跟踪算法，车辆行驶过程中（1.6-5km/h），可使激光在200-300ms的时间内，激光光斑始终可对准杂草质心，精准灼烧杂草。

图为2代样机

“2代样机（4台激光器，3垄宽幅）动态定位精度在2~3mm内，农作物识别率＞99.5%，杂草去除率＞95%，可实现每天除草50亩以上，杂草去除效率达5万株～10万株／小时。”王宪涛教授的语气中是难掩的兴奋和骄傲。他表示，研发团队已攻克了整机结构、激光扫描定位烧蚀、杂草和作物机器视觉识别和定位等系统的多项关键核心技术，并已获得了国家发明专利授权，为项目产业化实施打下了坚实的基础。

“激光除草技术的应用场景很广泛，不仅可以用于玉米、大豆等旱田大田，也适用于蔬菜大棚、中草药和经济作物的除草工作。” 王宪涛表示，接下来团队将对项目产品进行系列化研发，开发中、小型智能激光除草机，以适应多种农田场景作业，为激光农业产业化发展提供有力技术支持。（贾惠淇）

编辑：穆皓

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