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正在全力备战第十四届挑战杯中国大学生创业计划竞赛决赛。此前，该团队的《草影无踪――新型单尾蝎式激光除草机》项目已斩获第十一届挑战杯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。

草影无踪团队的历程

草影无踪团队历时5年，深入走访8家农业企业，走进32位农户家中，在万余次模型训练、六万行代码的基础上，终于让小型激光除草机从实验室走向田间地头，助力高效除草。

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。

学计算机的学生为何瞄准了农业

我是农民的孩子，从小看着老一辈亲手拔去杂草，十分辛劳且效率很低。在学校‘花津创客营’培训上，老师为我们点燃了创新创业的火苗。

——草影无踪团队队长、2022级物联网工程专业的闫星星

闫星星在这次培训会上，了解到激光的种种功能，于是便思考是否可以加大激光功率，以达到除杂草的目标。

在与杂草的斗争中，人工除草成本高，化学除草污染重。机械除草凭借高效环保的先天优势，逐渐成为行业可持续发展的必然选择。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，机械结构决定我们产品的下限，而运用的算法知识决定了我们产品的上限。

团队指导老师分析

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。

——团队指导老师赵传信

考虑到专业特点，我们选择融合物联网、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。

跨学科研究平台

为了填补同学们在特定领域的知识空白，指导教师们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，提供专业指导。

实地调研和试点工作

团队实地走访了部分农业基地，了解到目前主要是采取化学除草和半自动化除草。其中人工除草成本高，化学除草污染重，半自动化除草易损伤作物。自动化除草为大势所趋。

通过走访安徽省重点高校实验室，发现现有自动化除草方式中，目前只有激光除草实现了市场化。于是团队把研发方向定位为一款适合小型经济组织的轻型激光除草机。

找到解决痛点的最优解

在调研中，团队发现：国内外现有激光除草技术存在着除草场景单一，地形适应性差，作物误除率高等痛点。

现有激光除草技术均采用自顶向下扫描，且无复杂的识别定位功能，导致除草场景专一，仅适用于作物幼苗时期除草。加上机器体型庞大，大多采用轮式结构，地形适应性差，仅适应平坦开阔地形。

目前市场上技术成熟的设备为国外一家公司生产的激光除草机，售价高达20万美金。

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，产品售价在人民币1万元左右。

——闫星星

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，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，研发出高效、灵活、低成本的单尾蝎式激光除草机。

就像让一群蚂蚁在迷宫中寻找从起点到终点的最短路径，蚂蚁能绕过障碍物，找到一条不撞墙的最佳路线。闫星星介绍，他们采用改进的蚁群算法进行机械臂路径优化，使其能够选择一条从起始点到达目的点的最优路径，避免在转动运作过程与障碍物发生碰撞。

搭建辅助轮越障模型，在原有 机械框架基础上，设计一款具有 omnidirectional 3 轴旋转能力的辅助轮装置，当遇突起物时，辅助轮自动下压，机械框架相对固定，机械臂绕障碍物转向，实现越障。

融合轮廓检测的双目视觉增强识别定位技术，通过训练深度神经网络来学习杂草轮廓特征。当杂草轮廓与已训练图像特征深度相似时，则识别并定位杂草株。通过双目视觉系统的光谱差异实现精准测量，保证激光聚焦在杂草株上，降低作物误伤几率。

草影无踪团队研发的激光除草机，目前已进入产业化阶段。在安徽省宁国市，合作农业企业已购入该团队研发的激光除草机进行试验，并给予了高度评价。

闫星星表示，团队将继续优化算法和技术，加快产品迭代，争取早日实现激光除草机的大规模应用，为现代农业的发展贡献一份力量。

团队成员