機器人“農(nóng)民”來了！在上海寶山區(qū)一間有機蔬菜大棚里，一臺寬1.7米、高1.4米的智能除草機器人正靈活穿梭在田壟間：它無需人工操控，毫秒間就能自動識別并鎖定雜草，激光瞬時射出，雜草應(yīng)聲化灰……由于整個過程純物理操作，無農(nóng)藥殘留，不僅解決了人工除草慢和傳統(tǒng)機械除草糙的短板，更可破解化學除草污染重的生態(tài)難題。這就是由上海大學機電工程與自動化學院苗中華教授團隊最新自主研發(fā)的智能激光除草機器人。

目前，第一臺樣機正在寶山、嘉定的100多畝蔬菜基地開展試驗與示范應(yīng)用?！白寵C器人替農(nóng)民‘彎腰’，為大地‘減負’?！眻F隊骨干成員何創(chuàng)新副教授接受采訪時表示，未來將把更多智能技術(shù)引入農(nóng)田，為有機種植提供智能化解決方案。

智能“秒殺”雜草，解決“無機可用”

在上海，本地的有機蔬菜多依賴大棚種植，在不使用化學除草劑時，無論是人工除草，還是傳統(tǒng)機械除草，都存在不足。

舉例來說。在大棚高溫高濕的環(huán)境下，一名農(nóng)戶每天最多只能完成一畝地的除草任務(wù)。因為人工除草效率低、耗體力。相比之下，機械除草看似效率高，但操作時容易傷苗、且使用受限。何創(chuàng)新解釋說，傳統(tǒng)機械除草機雖然動作快，但精準度不足，它們更適合玉米這類間距寬、分布規(guī)整的作物，但對菠菜、茼蒿等常見的撒播類蔬菜來說，由于這些菜苗和雜草長得差不多，除草機分辨不出，只能“一刀切”，在除草的時候經(jīng)常連菜帶苗一起鏟掉了。

還有一個應(yīng)用局限是：傳統(tǒng)除草機一般適用于大面積、行種的作物，無法在溫室大棚使用。因此，目前的大棚除草“無機可用”。

針對這些痛點，團隊融合AI大模型、視覺識別、高能激光、無人駕駛等技術(shù)，以純物理方式實現(xiàn)“識別-定位-清除”一體化智能作業(yè)，雜草識別率已達95%以上，平均1秒即可徹底殺死雜草，實現(xiàn)了“秒殺”。

回顧整個研發(fā)過程，何創(chuàng)新告訴記者，首要解決的難題就是除草機作物、雜草不分的問題。為此，團隊自建百萬級圖像數(shù)據(jù)集，建立了作物與雜草視覺感知大模型，通過AI算法捕捉雜草與作物的細微差異，并進行輕量化部署，將“識別-定位”壓縮至20毫秒內(nèi)。“激光打擊必須精準落在雜草的生長點上，如果打偏了，落在雜草的葉子上，就不能完全殺滅雜草了?！庇纱?，設(shè)備已做到每秒可處理50次識別請求，從而實現(xiàn)“邊走邊打”的動態(tài)作業(yè)。

此外，機器人“農(nóng)民”還搭載5組激光-視覺模塊化作業(yè)單元，一秒可清除5至10顆雜草。何創(chuàng)新介紹，團隊還通過多傳感器定位，把激光發(fā)射點誤差控制在毫米級，即便作物苗長歪也能精準避開，作物損失率低于1%。

國產(chǎn)化設(shè)備，售價有望降一半

“農(nóng)業(yè)機器人不是實驗室里的‘花架子’，得跟著田間需求走。”團隊多年深耕農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)，擁有機械、控制、算法等多學科專業(yè)人才。在躬身實踐中，團隊把實用主義刻進技術(shù)細節(jié)里。針對蔬菜大棚壟面1.2米的標準寬度，機器人設(shè)計為寬1.7米，恰好能橫跨兩條溝之間，輪距還能靈活調(diào)節(jié)，適配不同大棚的種植布局；考慮到大棚內(nèi)光照不足，團隊加裝主動補光系統(tǒng)與自適應(yīng)成像控制技術(shù)，讓機器人擺脫光照限制，實現(xiàn)24小時全天候作業(yè)。

自主研發(fā)也帶來了巨大的成本優(yōu)勢?！皣馔愋偷脑O(shè)備一臺售價100多萬美元，普通種植戶根本買不起?！焙蝿?chuàng)新透露，未來國產(chǎn)化設(shè)備價格有望降低至少一半。

技術(shù)迭代仍在繼續(xù)。眼下，團隊正努力提升識別精度，優(yōu)化激光器布局，考慮將設(shè)備做得更小巧，同時完善自動修正系統(tǒng)，確保機器人連續(xù)工作無誤差。

“農(nóng)業(yè)的未來，一定是智能化與綠色化的結(jié)合?！焙蝿?chuàng)新說。