盛夏的公主岭国家农业高新技术产业示范区试验田里，微风拂过成片玉米秧，一台白红配色的四轮机器人正沿着垄沟平稳前行。机身下方不时闪过细微亮光，杂草在瞬间被激光精准灼烧枯萎，而身旁的玉米苗却毫发无伤。
乾程农业合作社的农户蹲在地头，盯着机器连连惊叹：“不用打除草剂、不用弯腰拔草，‘铁牛’一天能干完几十亩地，简直是种地的好帮手！”
这台充满科技感的农田除草利器，正是长春理工大学王宪涛教授团队联合宁波一彬电子科技公司，历时三年迭代四代打造的“智能激光除草机器人”。
作为国内最早启动激光除草装备研发的团队，他们攻克多项光电与AI技术难题，制造出了适配东北黑土地的国产智慧农机，靠一束激光破解了农业除草长期存在的痛点难题，为土地保护、粮食安全开辟了绿色新路径。
海外设备垄断封锁，催生自主研发初心
说起项目的起点，王宪涛教授打开了话匣子，他坦言，研发的初衷藏着两层现实焦虑。
2020年前后，团队开展行业调研时发现，激光物理除草被农业农村部划定为国内农机关键短板，而美国公司研制的同类设备售价高达180万美元，还对我国实施技术禁售，国内市场完全空白。
更紧迫的是东北黑土地的生态危机。吉林、黑龙江、内蒙古超2.3亿亩旱田长期依赖除草剂，药剂渗入土壤会破坏微生物群落，造成土地板结，作物吸收农药残留，直接威胁餐桌食品安全；反观人工除草，一个农民单日最多打理一亩地，人力成本逐年飙升，而普通机械除草精度差，轻微颠簸就会铲伤秧苗，每损失1%幼苗，就意味着1%粮食减产。
“守好‘耕地中的大熊猫’，必须换掉高污染、低效率的除草老路子。”王宪涛教授介绍，依托长春理工大学光、机、电、算、控多学科科研积淀，2023年7月，团队与深交所上市企业宁波一彬电子科技股份有限公司签订了横向研发协议，累计投入2000余万元，组建由高校光电、自动化教师、硕博研究生构成的十余人攻坚队伍，一头扎进实验室与田间试验场。
三年四代迭代，从实验室样机到田间成熟装备
从初代实验室样机到2026年5月定型的第四代纯电自主机器人，每一次升级都来自田间地头上千次的实测打磨。
2023年11月，第一代单通道实验室样车试制完成，但拉到田里立刻暴露了短板：拖拉机牵引模式灵活性差，车身颠簸时激光瞄准大幅偏移，阴雨天杂草识别误差大。于是，2024年春夏季，攻坚团队都扎根在公主岭15亩专属试验田，不分昼夜采集玉米、杂草图像，晴天、阴雨天、清晨、夜间全工况测试，搭建起覆盖玉米、大豆、马铃薯以及十几种中草药的作物识别数据库。
2024年上半年，第二代拖挂式样机落地，配备8组激光器、4垄作业幅宽，能适配万亩大田；同年9月，推出第三代独立无人驾驶机型，动态定位精度压缩至2—3毫米，可实时测算杂草三维高度，但光路响应速度仍有优化空间。
“整机最难啃的骨头，是行进间动态瞄准技术。机器行驶时车身晃动、垄台高低起伏，必须在极短时间内让激光精准锁定杂草分生组织。”王宪涛教授表示，为攻克光路定位难题，团队反复迭
代振镜标定算法，重新设计模块化光路架构。
经过持续攻关，第四代纯电自行走机器人实现了跨越式突破，AI图像识别到激光打击延时压缩至10毫秒，动态定位精度稳定控制在2毫米以内，激光模组模块化拆装，农户可根据田地宽窄自由增减，维修保养十分便捷。
在米沙子开发区多作物综合测试现场，一组数据格外亮眼——作物识别率99.5%，杂草清除率超95%；机器可根据杂草密度自适应调速，作业速度0—3.6km/h无级调节，每小时清除5万—10万株杂草，单日作业50亩以上，效率是人工除草的50倍。
现场不少试验农户掰着手指算了一笔账：“往年除草要雇十多个人干一周，如果用这一台机器两天就能完工，还不用买除草剂，土壤也不会越种越硬！”
三大自主核心技术、七项专利筑牢国产技术壁垒
退去农机的外壳，这台除草机器人是光机电算控一体化高端装备，整机搭载三大原创核心技术，团队累计申报7项发明专利，其中4项已获得授权，实现了全部核心技术自主可控，彻底摆脱海外技术依赖。
第一个核心技术是多品种作物AI视觉识别系统。团队采集数十万张田间实拍图像搭建专属数据库，通过深度学习区分秧苗与杂草。昼夜、雾天、逆光环境下识别稳定，解决了传统农机“苗草分不清、误铲幼苗”的通病，适配大田、蔬菜大棚、中草药基地全场景。
第二大核心技术是毫秒级动态激光瞄准光路，也是整机最难突破的技术。搭载这套系统后，车辆颠簸、地形起伏不会干扰光束落点，高能激光精准灼烧杂草分生组织，从根源杜绝杂草复生。全程无药剂、不翻动土层，完美保护黑土地团粒结构与微生物生态，有机种植基地可直接使用。
第三大核心技术是模块化自适应作业架构。单组激光模块作业宽度400—450毫米，产品分为两大系列：拖挂大型机型适配东北玉米、大豆万亩连片大田；小型自行走机型适配棚室蔬菜、中药材、果园，系列化产品能够覆盖全国绝大多数种植模式。
再翻开团队手握的专利清单，《一种激光除草装置》《杂草关键部位定位方法、装置、设备和介质》《一种相机与振镜位置标定、打击和加工目标瞄准方法和装置》《一种半导体激光器封装结构与封装方法》4项核心发明专利已获得授权，光源、视觉识别、整机控制系统全部自主研发，为规模化量产筑牢了知识产权根基。
千亿市场蓄势待发，国内海外双向布局
王宪涛教授介绍，仅东北三省及内蒙古东部，玉米、杂粮耕地超2.3亿亩，市场预估设备需求量70万—140万台，可撬动千亿级智慧农机产业；全国蔬菜、中草药经济作物市场空间则更为广阔。“今年7月中旬，我们将带着第四代样机奔赴浙江宁波，亮相全国鲜食大豆全程机械化交流会，接受十余个省份农机推广站、农业专家的现场观摩。”
海外市场同样潜力十足。比如俄罗斯，其人均耕地面积是我国近10倍，本土农机仅能满足6成市场需求，欧美同类设备定价高昂，而国产的激光除草机器人性价比优势突出，后续团队将同步布局海外农机展会与合作渠道。
据悉，“智能激光除草机器人”的量产基地落地在宁波一彬电子科技公司旗下的吉林长华汽车部件公主岭厂区，依托公主岭国家农高区产业配套，预计2026年底实现小批量投产，1—2年内实现规模化量产、全国推广。
“从长远来看，我们的机器人不会只做除草一件事。”王宪涛教授描绘起未来技术蓝图，团队将融合物联网、云平台大数据，打造集群智能作业系统；多台机器人协同下地，云端实时监控农田杂草、墒情，结合气象数据智能规划除草窗口期；多传感器融合升级后，设备还可拓展施肥、病害监测功能，打造一站式田间管理机器人。
在前不久举行的长春光博会上，来自全国各地的种植大户、地方农机总站工作人员在长春理工大学展位，围着这台“赛博除草工”展开了热烈交流。大家看中的不仅是高效除草，更是零农药、生态友好的绿色种植新模式。
田垄间，最新一代的智能激光除草机器人缓缓驶过，细微激光束掠过杂草，身后整齐茁壮的作物绵延向远方。这束小小的激光，不只革新着除草方式，更代表我国智慧农业、绿色农业的发展方向。