大学生用AI爆改助力田间除草

本站原创 0 2024-12-13

团队成员在田间进行设备测试。

尽管农业现代化水平已经有了大幅提升,但是杂草依然是人类农业一大威胁。

安徽师范大学计算机与信息学院“草影无踪”团队历时5年,深入走访8家农业企业,走进32个农户家中,在万余次模型训练、6万行代码的基础上,终于让小型激光除草机从实验室走向田间地头。其工作原理是:杂草幼苗阶段,通过激光灼烧,烧断根茎,从而“烧死”杂草;杂草生长成熟期,灼烧茎叶,破坏细胞结构,阻碍营养传递,从而“饿死”杂草。

“草影无踪”团队队长、2022级物联网工程专业的闫星星说,在学校“花津创客营”的培训中,了解到激光的多种功能,于是便思考是否可以加大激光功率,以达到除杂草的目标。在他看来,计算机与农业机械的结合是现代农业发展的必然趋势:“机械结构决定产品的下限,而运用的算法知识决定了产品的上限。”

据团队指导老师赵传信分析,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。

“我们的产品定位于垄间窄域作业,体积轻量化,目前配备了一套激光头和两套双目相机,产品售价在1万元左右。”闫星星说。为解决现有产品的应用痛点,团队通过扩大杂草作物训练集,研发出高效、灵活、低成本的单尾蝎式激光除草机。

团队还研发融合轮廓检测的双目视觉增强识别定位技术,实现对杂草、蔬菜的识别。如同给机器装上一双智能眼睛,能精确找到杂草的位置,并计算出灼烧杂草的最佳点。

在团队成员的接力攻关下,激光除草机已经进化出第三代产品。其中,二代机相较于一代机有了明显的改进:首先,将轮式改为全履带式底盘,同时增加了辅助轮,大幅提升了越障能力;其次,对激光器进行了功率上的调整,提升了除草效率,节约了除草时间。同时研发ESCOLR算法,提高了杂草识别定位的精确度。今年年初,团队成员在网上看到双尾蝎式战斗机的介绍,受此启发,经过商讨,三代机最终采用双蝎式的布局,大大提高了除草的效率。

截至目前,“草影无踪”团队与阜阳一家中草药种植基地和岳西县一家茶叶生产合作社签订意向合作协议,以及除草服务合同和产品采购合同,总金额超100万元。

团队在安徽阜南县郜台乡江山种植园进行了对比测试,依托第三方机构的鉴定,相较于之前的除草剂除草,使用激光除草机,作物的营养物质含量提升了近40%。同时,除草误伤率降低,10亩上海青的产量增加了18%。此外,对安徽芜湖市新联村一片辣椒田的回访统计显示,采用激光除草机后,农药使用量减少了30%。

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