武汉市智慧农业典型应用场景14：全天时AI智能激光除草机器人

一、基本情况

华工激光是国内首家以激光为主业上市的高科技公司华工科技产业股份有限公司的全资子公司，公司现有员工1302人，拥有专职研发人员570人，高层次人才35人。

华工激光自1997年成立至今，27年深耕激光技术研究与应用，依托激光加工国家工程研究中心、激光技术国家重点实验室，自建有国家级工业设计中心、国家级CNAS认证实验室，率先发布自主可控的“Laser Intelligence”AI使能平台，构建起覆盖“设备智能化-产线自动化-工厂智慧化”的三级赋能体系，成为激光+AI应用的核心引擎。该平台整合机器视觉、深度学习、数字孪生、边缘计算等关键技术，已开发出AI应用开发平台、激光数字人交互系统、工业AI预测分析系统等多个核心模块，可实现设备状态实时监控、工艺参数自适应优化、生产全流程智能调度等功能，为跨行业场景落地提供标准化技术底座。

二、信息技术装备应用情况

（一）生产实际问题

在传统农业生产中，除草作业长期依赖人工除草或化学除草剂。人工除草劳动强度大、效率低，尤其在规模化农田中成本高昂，机械除草虽提升效率，但易破坏土壤结构，且难以精准区分作物与杂草；传统化学除草剂（如草甘膦）被称为“头号土壤杀手”，其有毒成分长期残留土壤，导致土壤板结、肥力衰退，并直接毒害蚯蚓等有益生物，威胁农业可持续性。此外，除草剂通过雨水渗透进入水体，造成区域性水污染，加剧农业污染问题。

（二）做法模式

攻关农作物多品类多形态杂草的精准高效识别技术；研究建立知识与数据驱动的多品种AI杂草识别训练与泛化模型；开发自走式、牵引式两种激光除草机器人；开发AI图形处理及激光控制系统；搭建检验检测平台，形成激光除草农艺规范，建设智能激光除草机器人及其核心部件生产线。

（三）技术创新

1.强泛用型AI杂草识别模型：知识与数据双驱动，小样本迁移学习与域自适应算法结合，只需少量标注图像即可适配新作物、新地域，可实现10毫秒内作物与杂草识别（准确率99%）。

2.异构高速激光控制：通用 PC 异构架构（x86 CPU + GPU 异构加速架构），端到端时延≤1ms，时序同步精度≤1μs，支撑移动环境下的高精度打击。

3.核心除草性能：具备AI智能激光除草全闭环能力，覆盖模型训练到激光打击全流程；作物误伤率≤0.1%，可分辨1mm级幼苗与杂草差异；杂草净除率≥95%，单次作业效果稳定。

4.稳定与操控性能

搭载新一代视觉识别算法，内置百万级作物-杂草图像数据库；整机IP55级防水防尘；配备导航，pad远程操控，一键启停、实时监控；云端存储作业数据，生成可视化报表.

5.多模式底盘：自走式、牵引式、外置动力三种作业模式一体化，适配大田、大棚、丘陵等全场景，为全球唯一具备该特性的同类产品。

6.激光农艺参数化：联合东北农业大学构建国内首套激光除草阈值数据库（杂草致死+作物安全+土壤热损伤），实现单株杂草级的能量精准调控。

三、成本效益

经济效益方面：由于全程零化学农药残留，作物可申请绿色/有机认证，终端销售价格较普通农产品提高10%-50%。按单台牵引式机器人年作业面积2000亩计算，仅除草环节年节约成本约4万元，叠加产品溢价年增收可达10万-20万元。

生态效益方面：激光除草采用纯物理方式，不污染土壤、水体，无抗药性产生。推广1000台机器人即可每年减少200吨除草剂入土，对保护黑土地、维持农业生态系统平衡具有显著意义。同时，机器人采用纯电驱动（自走式）或PTO发电（牵引式），单位作业面积碳排放较传统燃油植保机械降低80%以上，契合国家“双碳”战略。

社会效益方面：从源头杜绝除草剂残留，保障农产品质量安全与出口竞争力；减少农民农药接触风险，降低职业中毒与呼吸道疾病发生率；替代高强度人工除草，缓解农村劳动力短缺与老龄化问题，吸引青年从事智能农机运维。