首页◎本报记者 杨 仑
初夏时节，吉林公主岭国家农业高新技术示范区试验田里，一台通体银灰的纯电自行走机器人匀速穿行玉米垄间。车载相机实时扫描田间情况，AI系统瞬间区分作物与杂草，毫米级激光束精准灼烧杂草分生组织，全程不碰一株秧苗。
在近日举行的第三届长春国际光电博览会上，长春理工大学联合宁波一彬电子科技有限公司、吉林长华汽车部件有限公司联合研发的第四代智能激光除草机器人成了闪耀展会的“明星”。
该系列设备历经四代迭代，核心技术全面国产化，预计2026年底实现批量投产，为东北黑土地绿色耕作、国家粮食安全筑牢科技底座。
走出化学除草困局
杂草防控是农田管理刚需，但高效安全除草一直是道难题：人工除草效率低，劳动强度大，而且用工成本逐年攀升；大规模喷施化学除草剂效率高、成本低，但会破坏黑土地团粒结构、引发药物残留问题。
在上述背景下，激光精准物理除草设备走入了人们视线。智能激光除草装备是高端智慧农机的核心产品。长春理工大学教授王宪涛团队充分发挥学校光、机、电、算、控多学科交叉优势，历时三年完成四代样机跨越式迭代升级。其间，团队还与宁波一彬电子签署横向研发协议，投入超2000万元专项经费，组建由十余名骨干、硕博研究生构成的跨学科研发专班开展攻关。
从实验室样机到量产定型设备，团队始终聚焦核心痛点。他们先后打通视觉识别、激光发射基础逻辑，完成晴、阴、昼、夜全光照条件下作物数据库搭建，实现杂草高度实时测算，把动态定位误差控制在2至3毫米。
“我们的目标是打造具有完全自主知识产权的绿色智慧农机，用激光物理除草替代化学药剂，守住东北‘耕地大熊猫’。”王宪涛告诉记者，项目从源头规避海外技术壁垒，自研整套光路、视觉识别、激光瞄准、自适应调速系统，彻底摆脱对进口零部件的依赖。
设备量产后，团队将依托上市公司制造产能，同步推进大型拖挂式、小型自行走式除草机两大产品系列开发。大型拖挂式机型适配东北玉米、大豆等万亩连片大田，小型自行走式机型服务蔬菜大棚、中草药特色种植基地。
作物识别率突破95%
近日，团队推出了第四代纯电机器人。
完成激光除草，首先必须“看得准”。科研团队为该机器人配备了多作物AI视觉识别技术，团队建成覆盖玉米、大豆、马铃薯、油菜、中草药等十余类作物的图像数据库，作物识别率突破99.5%，能够在幼苗形态高度相似的复杂田间精准区分苗草，从根源降低伤苗率。
看到了杂草，还要“打得准”。机器人在田间行走过程中，一旦锁定发现杂草，可以在10毫秒内完成三维坐标计算、光斑校准，即使在移动状态下，激光光束始终锁定杂草生长核心部位，实现“边走边打、一打即除”，解决行进作业瞄准偏移行业难题。
实测数据显示，设备杂草去除率超95%，每小时可清除5万至10万株杂草，单日作业面积可达50亩以上，作业效率是人工除草的50倍以上。在公主岭乾程农业合作社、米沙子中韩开发区多轮田间试验中，设备昼夜作业稳定可靠，无需除草剂、无土壤污染，完美适配有机种植、高标准农田建设需求。
“我们根据国内农业生产的实际，特别采用了模块化架构。”王宪涛说，“每个激光除草单元就像一块标准积木，可根据车辆大小和农田宽度灵活增减模块数量，拆装维护便捷，适配大棚、大田等多元场景。”
截至目前，项目累计申报7项国家发明专利，4项核心专利已获授权，覆盖激光器封装、激光除草整机、相机振镜标定、杂草精准定位四大关键环节，形成完整的专利保护矩阵。
辐射全国走向海外
激光除草市场前景广阔，经团队测算，仅东北地区玉米种植面积就超2.37亿亩，区域激光除草设备市场需求可达70万至140万台，产业规模突破千亿元。
7月，该套设备亮相浙江宁波全国鲜食大豆全程机械化现场观摩会，面向十余个省份农机推广、鉴定专家开展现场演示，加速全国市场推广布局。
谈及技术长远发展，王宪涛介绍，团队下一步将围绕三大方向持续迭代升级技术，聚焦坡地、湿地等复杂农田场景，开展多传感器融合全域感知技术攻关，拓展宽幅集群作业、水肥除草一体化等多功能智能农机装备研发。此外，他们还将打通物联网云平台，实现远程监控、大数据农艺决策，根据气候、杂草生长周期智能规划最优除草窗口期。
“守护黑土地、推进农业绿色转型，高端智慧农机是关键抓手。”王宪涛说，该项目依托高校原始创新、企业产业转化的产学研融合模式，走出一条“科研攻关—田间验证—批量制造”的成果转化路径。随着“十五五”农业现代化政策持续落地，这套拥有完全自主知识产权的激光除草装备，将持续以新质生产力赋能现代农业，为保障国家粮食安全、推动农业可持续发展提供国产硬核装备支撑。