W pogoni za marzeniami o innowacjach w terenie--Zespół badawczy studentów Uniwersytetu Anhui Normal opracowuje chwastownik laserowy, który ma pomóc w produkcji rolnej

W dniach od 29 października do 2 listopada na Uniwersytecie Xi'an Jiaotong odbył się 14. konkurs „Challenge Cup” Qin Chuangyuan China College Student Plan Entrepreneurship Plan, Anhui Normal University (zwany dalej „An Normal University”), College of Computer Science and Information ... Projekt naukowo-badawczy studenckiego zespołu badawczego „Cień trawy bez śladu”, „Cień trawy bez śladu”--Nowość Jednoogonowy chwastownik laserowy Skorpion” zdobył Srebrną Nagrodę. Wcześniej projekt zdobył złoty medal 11. edycji konkursu „Challenge Cup – Huaan Securities” na Plan Przedsiębiorczości Studentów Uniwersytetu w Anhui oraz srebrny medal w Konkursie na Innowacje dla Studentów Uniwersytetu Anhui (2024).
Chwasty stanowią poważne zagrożenie w produkcji rolnej. Choć poziom modernizacji rolnictwa w Chinach znacznie się poprawił, problem chwastów w dalszym ciągu nęka produkcję rolną. Technologia laserowego zwalczania chwastów ma tę zaletę, że zmniejsza intensywność pracy w rolnictwie, ogranicza stosowanie herbicydów itp., Perspektywy rynkowe są szersze. Zespół badawczy studentów uniwersytetu „Cień trawy bez śladu” działał przez pięć lat i z powodzeniem wypchnął mały laserowy chwastownik z laboratorium na pole, aby osiągnąć skuteczną kontrolę chwastów.
Yao Yancheng jest absolwentem informatyki i technologii na Anshi University, klasa 2021. W maju 2019 roku, będąc na drugim roku studiów licencjackich na kierunku Internet Rzeczy na Anshi University, wraz z kolegami z klasy założył projekt „Grass „Cień bez śladu” zajmujący się badaniami tematycznymi technologii odchwaszczania laserowego.
„Integrujemy IoT, sztuczną inteligencję i robotykę, aby opracować małe laserowe roboty odchwaszczające. W ten sposób nie tylko w pełni wykorzystuje się wiedzę zawodową uczniów, ale także ćwiczy się ich umiejętności praktyczne i innowacyjne myślenie”. – powiedział Zhao Chuanxin, instruktor zespołu. Aby zbudować interdyscyplinarną platformę badawczą, Zhao Chuanxin zaprosił ekspertów i naukowców z dziedzin nauk rolniczych, technologii automatyzacji i inżynierii robotyki, aby zapewnili członkom zespołu profesjonalne wskazówki.
W lipcu 2022 r. zespołowi udało się opracować pierwszą generację chwastownika laserowego i przeprowadzić badania terenowe w Anhui, Jiangxi i Jiangsu. Podczas procesu badawczego członkowie zespołu odkryli, że istniejąca technologia odchwaszczania laserowego stwarza problemy, takie jak pojedynczy kąt głowicy lasera, duży rozmiar i niemożność odchwaszczania w pełnym cyklu.
W tym celu w marcu 2023 r. zespołowi udało się wyprodukować wysoce wydajny, elastyczny i niedrogi jednostronny laserowy odchwaszczacz skorpiona, rozszerzając zestaw do trenowania upraw chwastów, udoskonalając technologię planowania ścieżki ramion odchwaszczających w oparciu o algorytm kolonii mrówek, konstruując model pokonywania przeszkód z kołem pomocniczym oraz opracowanie technologii rozpoznawania i lokalizacji wspomaganej widzeniem obuocznym z połączonym wykrywaniem sylwetek. Zespół określił go jako podkład do chwastowników laserowych drugiej generacji.
Aby zweryfikować możliwości adaptacji chwastownika laserowego drugiej generacji pierwszej generacji w rzeczywistych warunkach, zespół zdecydował się przeprowadzić pierwszy test terenowy w bazie herbaty w Yuexi w prowincji Anhui. Test wykazał, że odchwaszczacz może pracować stabilnie tylko przy dobrych warunkach pogodowych, a w przypadku napotkania wietrznej pogody, maszyna będzie miała błędy w pozycjonowaniu.
Członek zespołu Liu Yuhang powiedział: „W odpowiedzi na ten problem w kolejnych badaniach i rozwoju wprowadziliśmy ulepszenia algorytmiczne, dodaliśmy mechanizm sprzężenia zwrotnego i przeprowadziliśmy przetwarzanie poprawiające jakość danych obrazu, aby określić wagi ważniejszych cech i poprawić dokładność rozpoznawania modelu”.
We wrześniu 2023 roku udoskonalona maszyna w kolejnych próbach skutecznie rozwiązała problem błędu pozycjonowania, a zespołowi udało się sprzedać pierwszą sztukę. Obecnie chwastownik laserowy działa stabilnie od ponad 1,000 godzin i pomyślnie przeniósł się z laboratorium na pole.
Yan Xingxing, kapitan zespołu badawczego „cień trawy bez śladu” na uniwersytecie i student kierunku inżynierii Internetu rzeczy na Uniwersytecie Anshi w 2022 r., powiedział: „W ciągu pięciu lat odwiedziliśmy osiem przedsiębiorstw rolniczych, weszliśmy do 32 domów rolników, przeprowadził dziesiątki tysięcy modelowych szkoleń, uzyskał 11 patentów i praw autorskich do oprogramowania, opublikował siedem artykułów i opublikował 7 artykułów.
Jak odchwaszczacz laserowy drugiej generacji zmienił produkcję rolniczą? Członkowie zespołu przeprowadzili test porównawczy na plantacji Jiangshan w gminie Gao Tai w hrabstwie Funan w prowincji Anhui. Wyniki wykazały, że w porównaniu z tradycyjnymi herbicydami, zawartość składników odżywczych w uprawach została zwiększona o prawie 8% przy użyciu chwastownika laserowego, podczas gdy liczba nieudanych odchwaszczań została zmniejszona, a plony 10 akrów szanghajskiej zieleni wzrosły o 10%. Obecnie zespół „cień trawy bez śladu” i siedem przedsiębiorstw w prowincji Anhui podpisały umowę o świadczenie usług zwalczania chwastów i umowy na zakup produktów o łącznej wartości ponad 1 miliona juanów. Ponadto zespół zasadniczo zrealizował udaną transformację i masową produkcję wyników badań naukowych poprzez współpracę z fabrykami przetwórstwa.
„Mam nadzieję, że w przyszłości członkowie zespołu będą nadal kontynuować ducha innowacji i wykorzystywać zdobytą wiedzę w praktyce”. – powiedział Zhao Chuanxin.