據(jù)介紹,該團隊耗時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,讓小型激光除草機從實驗室走向田間地頭,助力高效除草。
團隊成員初次在蔬菜地里運行樣機。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。在一次項目組會上,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。”談及項目靈感來源,“草影無蹤”團隊隊長閆星星說。
激光除草技術(shù)作為一項新技術(shù),具有降低農(nóng)業(yè)勞動強度、減少除草劑使用等優(yōu)點,市場前景較為廣闊。“考慮到專業(yè)特點,我們選擇融合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和機器人技術(shù)為一體的小型激光除草機器人項目入手,充分結(jié)合學(xué)生們的專業(yè)知識,鍛煉他們的實踐能力和創(chuàng)新精神。”團隊指導(dǎo)老師趙傳信介紹道。為填補學(xué)生在特定領(lǐng)域的知識空白,指導(dǎo)教師主動構(gòu)建跨學(xué)科研究平臺,邀請來自農(nóng)業(yè)科學(xué)、自動化技術(shù)、機器人工程等領(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,團隊成員展開適用于小型經(jīng)濟組織的輕型激光除草機的實地調(diào)查和試點工作,并將實地調(diào)研范圍擴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。
團隊成員在茶園了解茶葉生長情況。安徽師大供圖
力求解決痛點的最優(yōu)解
在調(diào)研中,該團隊發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有激光除草技術(shù)存在著除草場景單一,地形適應(yīng)性差,作物誤除率高等痛點。為解決這些痛點,團隊通過擴大雜草作物訓(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)融合輪廓檢測的雙目視覺增強識別定位技術(shù),生產(chǎn)出高效、靈活、低成本的單尾蝎式激光除草機。
生產(chǎn)出的除草機能否適應(yīng)現(xiàn)實環(huán)境,答案要在田間地頭尋找。為此,該團隊來到阜陽天星中藥材種植基地進(jìn)行首次試點實驗,成員欣喜于除草機的穩(wěn)定運行時,一陣大風(fēng)讓機器難以準(zhǔn)確定位被吹得東倒西歪的雜草。“團隊第一次進(jìn)行產(chǎn)品驗證就遇到環(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,增加了反饋機制。保證了設(shè)備在‘風(fēng)吹草動’時也能正常工作。”團隊成員劉宇航說,此次試驗還成功解決了因農(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,激光除草機的穩(wěn)定運行,并逐步走出實驗室走向田間地頭,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)品未來市場前景看好。
共筑“新農(nóng)人”的創(chuàng)新夢
科研路上充滿未知和挑戰(zhàn),靈感枯竭、時間緊迫、驗證失敗乃是家常便飯。對于團隊中唯一的大二成員來說,理論知識和比賽經(jīng)驗都較為薄弱,團隊成員曹俊豪說:“團隊的氛圍很好,隊員們有新的想法都會一起討論,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。”
“我印象最深的是我們步行到試點地的六里路,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,竟然覺得一點也不累。”隊員袁心茹笑道。
“對于未來,我希望他們能夠繼續(xù)發(fā)揮創(chuàng)新精神,將所學(xué)知識運用到實際工作中。我相信,隨著項目的逐步落實,將為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)助效力。”團隊指導(dǎo)老師趙傳信說出了他的期待。(完)
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