一束雷射精準除草,一天頂幾十個人

來源:吉林觀察

盛夏,公主嶺國家農業高新技術產業示範區試驗田裡,玉米拔節、大豆抽枝。一台白紅配色的四輪機器人沿著壟溝平穩前行——車身下方,雷射束瞬間鎖定雜草生長點,高溫灼燒使其失去活性,身旁的玉米苗毫髮無傷。

「不用打藥、不用彎腰,『鐵牛』一天能幹完幾十畝地。」蹲在地頭的農戶連連驚嘆。

這台「鐵牛」來頭不小。長春理工大學王憲濤教授團隊聯合寧波一彬電子科技公司,歷時三年、迭代四代,硬是啃下了這塊硬骨頭。作為國內最早啟動雷射除草裝備研發的團隊,他們依託學校光電學科優勢,把雷射、AI和農機裝到一起,造出了適配東北黑土地的國產智慧農機。

從「一瓶藥」到「一束光」

研發的起點,藏著兩層現實焦慮。

第一層是技術封鎖。2020年前後,團隊調研發現,雷射物理除草被農業農村部劃定為國內農機關鍵短板,而美國同類設備售價高達180萬美元,還對我國實施技術禁售。

第二層是生態危機。吉林、黑龍江、內蒙古超2.3億畝旱田長期依賴除草劑。藥劑滲入土壤會破壞微生物群落,造成土地板結;作物吸收農藥殘留,直接威脅餐桌食品安全。而人工除草,一個農民單日最多打理一畝地,人力成本逐年攀升;普通機械除草精度差,輕微顛簸就會鏟傷秧苗,每損失1%幼苗,就意味著1%糧食減產。

「守好『耕地中的大熊貓』,必須換掉高污染、低效率的除草老路子。」王憲濤說。

依託長春理工大學光、機、電、算、控多學科積澱,2023年7月,團隊與深交所上市企業寧波一彬電子簽約,累計投入2000餘萬元。一支由高校教師、碩博研究生組成的十餘人攻堅隊伍,紮進了實驗室和田間。

迭代,以「季」為單位——

2023年7月,團隊與寧波一彬電子簽約後迅速啟動研發。同年11月,第一代單通道實驗室樣車試製完成,但拖拉機牽引模式靈活性差,車身顛簸時雷射瞄準大幅偏移。

第二代拖掛式樣機於2024年上半年落地,配備8組雷射器、4壟作業幅寬,適配萬畝大田。

同年9月,第三代獨立無人駕駛機型推出,動態定位精度壓縮至2至3毫米,可即時測算雜草三維高度。

2026年5月,第四代純電自行走機器人正式定型,AI識別到雷射打擊延時壓縮至10毫秒,動態定位精度穩定控制在2毫米以內,預計2026年底投入批量生產。

一株雜草背後的「硬科技」鏈條

如今的智慧雷射除草機器人,早已不是簡單地把雷射「搬」到農田。它是一套完整的技術閉環——

看得準。AI圖像識別系統在瞬間區分作物與雜草。玉米、大豆、馬鈴薯、油菜、中草藥等10餘種作物的數據模型已建立。即使幼苗形態高度相似,也能精準分辨。

瞄得精。系統即時計算雜草三維高度與中心位置,100至200毫秒內將雷射光斑鎖定分生組織。動態定位精度±2毫米。

打得快。作業速度隨雜草密度自適應調整,最高3.6公里/小時。每小時清除5萬至10萬株雜草,效率是人工的50倍以上。

走得穩。衛星導航規劃最優路線,自主巡航。模組化設計,農戶可根據田寬自由增減雷射單元,維修便捷。

目前,專案已累計申報7項國家發明專利,其中4項獲授權,涵蓋雷射器封裝、整機設計、相機振鏡標定、雜草精準定位四大環節。

千億級市場與綠色未來

團隊已推出大、中、小三類機型:大型拖掛式適配東北玉米、大豆等萬畝連片大田;小型自行走式服務蔬菜大棚、中草藥種植基地。

量產時間表明確:2026年底投入批量生產。

7月,這台設備將亮相浙江寧波全國鮮食大豆全程機械化現場觀摩會,面向十餘個省份的農機推廣、鑑定專家進行演示。

市場空間有多大?

僅東北地區,玉米種植面積就超2.37億畝。按保守估算,雷射除草設備市場需求可達70萬至140萬台,產業規模突破千億元。

市場只是故事的一面。另一面是綠色發展。

2026年7月,哈爾濱市科技局宣布,雷射除草機器人已在省內大豆、玉米等主糧種植基地開展多場景驗證,累計應用面積突破1000畝。下一步將加速成果轉化,為農產品打通國際市場、突破綠色貿易壁壘提供科技支撐。

王憲濤說得很實在:「保護黑土地,不能只靠喊口號。用雷射代替農藥,讓每一粒糧食都乾乾淨淨——這就是我們工科人的浪漫。」

從一株雜草入手,解決的是具體問題;向前一步,回應的是農業綠色發展的時代命題。當雷射走出實驗室、走進黑土地,科技才真正擁有了生長的力量。

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