Theo đuổi ước mơ đổi mới trong lĩnh vực này--Nhóm nghiên cứu sinh viên đại học của Đại học Sư phạm An Huy phát triển máy làm cỏ bằng laser để hỗ trợ sản xuất nông nghiệp

Từ ngày 29 tháng 10 đến ngày 2 tháng 11, tại Đại học Giao thông Tây An, cuộc thi Kế hoạch khởi nghiệp sinh viên trường đại học Qin Chuangyuan Trung Quốc lần thứ 14, Đại học Sư phạm An Huy (sau đây gọi là "Đại học Sư phạm"), Trường Cao đẳng Khoa học Máy tính và Thông tin ... Dự án nghiên cứu khoa học của nhóm nghiên cứu sinh viên đại học "Bóng cỏ không dấu vết", "Bóng cỏ không dấu vết--Máy làm cỏ bằng laser bọ cạp một đuôi mới", đã đoạt Giải Bạc. Trước đó, dự án đã đạt huy chương vàng Cuộc thi Kế hoạch khởi nghiệp của sinh viên Đại học An Huy lần thứ 11 và huy chương bạc Cuộc thi đổi mới sáng tạo của sinh viên Đại học An Huy (2024).
Cỏ dại là mối nguy hiểm lớn trong sản xuất nông nghiệp. Mặc dù trình độ hiện đại hóa nông nghiệp ở Trung Quốc đã được cải thiện rất nhiều nhưng vấn đề cỏ dại vẫn gây khó khăn cho sản xuất nông nghiệp. Công nghệ kiểm soát cỏ dại bằng laser có ưu điểm là giảm cường độ lao động nông nghiệp, giảm sử dụng thuốc diệt cỏ, v.v., triển vọng thị trường rộng hơn. Nhóm nghiên cứu sinh viên đại học "Bóng cỏ không dấu vết" đã kéo dài 5 năm, đã đẩy thành công máy làm cỏ bằng laser nhỏ từ phòng thí nghiệm ra đồng ruộng để đạt được hiệu quả kiểm soát cỏ dại.
Yao Yan Cheng là sinh viên tốt nghiệp ngành khoa học và công nghệ máy tính tại Đại học Anshi, khóa 2021. Vào tháng 5 năm 2019, khi đang học năm thứ hai đại học về Internet of Things tại Đại học Anshi, anh và các bạn cùng lớp đã thành lập "Grass Nhóm nghiên cứu khoa học Shadow Without a Trace", chuyên nghiên cứu chuyên đề về công nghệ làm cỏ bằng laser.
"Chúng tôi tích hợp IoT, trí tuệ nhân tạo và robot để phát triển robot làm cỏ nhỏ bằng laser. Điều này không chỉ tận dụng tối đa kiến ​​thức chuyên môn của sinh viên mà còn rèn luyện khả năng thực tế và tư duy đổi mới của họ." Zhao Chuanxin, người hướng dẫn của đội, cho biết. Để xây dựng một nền tảng nghiên cứu liên ngành, Zhao Chuanxin đã mời các chuyên gia và học giả từ các lĩnh vực khoa học nông nghiệp, công nghệ tự động hóa và kỹ thuật robot đến cung cấp hướng dẫn chuyên môn cho các thành viên trong nhóm.
Vào tháng 7 năm 2022, nhóm đã phát triển thành công thế hệ máy làm cỏ bằng laser đầu tiên và tiến hành nghiên cứu thực địa ở An Huy, Giang Tây và Giang Tô. Trong quá trình nghiên cứu, các thành viên trong nhóm nhận thấy rằng công nghệ làm cỏ bằng laser hiện tại có những vấn đề như đầu laser chỉ có một góc, kích thước lớn và không có khả năng làm cỏ toàn chu trình.
Để đạt được mục tiêu này, nhóm đã chế tạo thành công máy làm cỏ bằng laser bọ cạp một đuôi hiệu quả cao, linh hoạt và chi phí thấp vào tháng 3 năm 2023 bằng cách mở rộng bộ huấn luyện cắt cỏ, cải tiến công nghệ lập kế hoạch đường đi của cánh tay làm cỏ dựa trên thuật toán đàn kiến, xây dựng mô hình vượt chướng ngại vật bằng bánh xe phụ và phát triển công nghệ nhận dạng và định vị nâng cao tầm nhìn bằng hai mắt với tính năng phát hiện bóng hợp nhất. Nhóm nghiên cứu đã định vị nó như một loại sơn lót làm cỏ bằng laser thế hệ thứ hai.
Để xác minh khả năng thích ứng của sản phẩm máy làm cỏ bằng laser thế hệ thứ hai trong môi trường thực tế, nhóm nghiên cứu đã quyết định tiến hành thử nghiệm thực địa đầu tiên tại cơ sở chè ở Việt Tây, tỉnh An Huy. Thử nghiệm cho thấy máy làm cỏ chỉ có thể hoạt động ổn định trong điều kiện thời tiết tốt, một khi gặp trời gió to, máy sẽ mắc lỗi định vị.
Thành viên nhóm Liu Yuhang cho biết: "Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã cải tiến thuật toán trong nghiên cứu và phát triển tiếp theo, thêm cơ chế phản hồi và thực hiện xử lý nâng cao dữ liệu hình ảnh để xác định trọng số tính năng quan trọng hơn và cải thiện độ chính xác của nhận dạng mô hình."
Vào tháng 9 năm 2023, chiếc máy cải tiến đã giải quyết thành công vấn đề lỗi định vị trong các lần thử nghiệm tiếp theo và nhóm đã bán thành công chiếc máy đầu tiên. Hiện tại, máy làm cỏ bằng laser đã hoạt động ổn định được hơn 1,{2}} giờ và đã di chuyển thành công từ phòng thí nghiệm ra hiện trường.
Yan Xingxing, đội trưởng nhóm nghiên cứu đại học "bóng cỏ không dấu vết" và là sinh viên chuyên ngành kỹ thuật Internet of Things năm 2022 tại Đại học Anshi, cho biết: "Trong 5 năm, chúng tôi đã đến thăm 8 doanh nghiệp nông nghiệp, bước vào 32 ngôi nhà của nông dân, đã thực hiện hàng chục nghìn khóa đào tạo mô hình, nhận được 11 bằng sáng chế và bản quyền phần mềm, đồng thời xuất bản 7 bài báo và xuất bản 7 bài báo."
Máy làm cỏ laser thế hệ thứ 2 đã mang lại những thay đổi cho sản xuất nông nghiệp như thế nào? Các thành viên trong nhóm đã tiến hành thử nghiệm so sánh tại đồn điền Jiangshan ở thị trấn Gao Tai, huyện Phù Nam, tỉnh An Huy. Kết quả cho thấy so với thuốc diệt cỏ truyền thống, hàm lượng dinh dưỡng của cây trồng đã tăng gần 8% nhờ máy làm cỏ bằng laser, đồng thời tỷ lệ rủi ro khi làm cỏ giảm và năng suất của 10 mẫu cây xanh Thượng Hải tăng 10%. Hiện tại, nhóm "bóng cỏ không dấu vết" và 7 doanh nghiệp ở tỉnh An Huy đã ký hợp đồng dịch vụ kiểm soát cỏ dại và hợp đồng mua sắm sản phẩm, với tổng trị giá hơn 1 triệu nhân dân tệ. Ngoài ra, nhóm đã cơ bản hiện thực hóa thành công việc chuyển đổi và sản xuất hàng loạt kết quả nghiên cứu khoa học nhờ hợp tác với các nhà máy chế biến.
“Trong tương lai, tôi mong các thành viên trong nhóm sẽ tiếp tục phát huy tinh thần đổi mới và áp dụng những gì đã học vào công việc thực tế.” Triệu Truyền Tâm nói.