在华北平原的青翠田垄间、在东北大地的肥沃畦畔上,一台台小巧灵动的智能农机正在精准作业,为小青菜种植管理注入科技活力。历时两年,东北大学的这一项目团队始终深耕农业一线,着力解决种植小青菜的实际痛点,成功研发出适配多样种植场景的小青菜智能管理机。他们以市场需求为导向,用实际行动诠释了“助农兴农”的初心使命。
“我们想为小青菜定制一个智能管家,帮助它在过程性生产中来管理,让农户更放心省心。”机械工程与自动化学院2023级本科生、项目负责人郭丰源说道。小青菜智能管理机的诞生始于一次对农户需求的调查。“我们在调研时发现不同农户的需求是不一样的。”机械工程与自动化学院的2023级本科生、项目成员芦墨轩表示。于是团队根据农户的需求,转而向农业种植业的机械方面做延伸。“我们得知收获机、采摘机等农机设备已形成成熟的市场格局,但是在管理方面却存在着市场空白。所以我们从这类市场需求入手,确立了‘管理机’这个主题的选项。”在作物蓬勃生长的关键时期,项目团队深入农场调查,收集了华北、东北地区的小青菜垄距、株距、生长高度等核心数据。然而,各家各户的数据都不一样。“这为我们后来研制适配不同农户、不同垄间距的机器埋下了伏笔。”机械工程与自动化学院2022级本科生、项目成员张华霖介绍道。
项目的诞生,自然离不开多方力量的汇聚。学校和双创组织的重视与支持,为项目搭建了核心平台,给予团队深度的研发空间。另外,仿生工程与智能技术实验室为团队提供了“科技账本”,指导教师马明旭倾囊相授,实验室的研究生学长学姐与小组成员共享经验,帮助团队迈上正轨。这些资金和技术积累,最终为项目落地筑牢基石。
随着技术攻坚与成本控制双重突破,“小青菜”从蓝图逐渐变为现实。“咱们进行了样机的实地测试、机构演示,以及运用很成熟的工业软件进行仿真测试或搭建模型测试。”郭丰源说道。针对小青菜种植精细化、分散化的特点,团队摒弃了大型农机的设计思路,聚焦小型化、精准化的研发方向,通过反复优化机器结构与作用机构间距,攻克了适配的技术难题。
项目初期,团队指导教师马明旭为团队提供了与大量沈阳当地农户深入交流的机会,使团队深刻了解了传统耕作方法的不足,实际做到了“接地气”。为助推乡村特色产业高质量发展,团队历时两年走访辽宁省数十家中小型叶菜农场,记录了超过一万亩大棚内田间环境数据。深入产业一线,许多问题也渐渐浮出水面。
“我们实地调研发现,传统田间管理设备还存在着三大短板:单一机器单一功能情况普遍,较难实现一体化;农业管理人员年龄集中在50-60岁之间,难以操作机器人控制管理系统;大型农机不适用于小型农户,适应化程度较低。”张华霖说道。未解决这些困境,实验室为团队提供了许多机会和资源。“大家在项目开始时,对视觉传感领域并不熟悉,尤其是视觉传感摄像头不知道怎么来选型。马老师让我们联系了相关的同学,及时的指导使团队快速度过了瓶颈期。”芦墨轩回忆道。经过反复的实验与实践,实验室和团队齐心协力开发出数据孪生操作系统——这套数字人系统的出现,提供了便捷生活、易于操纵的最佳抓手,并以更直观形式在高尖端机器人和农户间搭建起了运作的桥梁,使智慧农业逐步走到百姓身边。
在团队备赛期间,成员们还围绕“精准匹配叶菜种植需求”这一核心目标,系统地展开了技术攻关。模块化设计缩减体积,根据不同的需求来做开关替换;优化舵轮结构布局实现对土壤的自适应,从而推进采集数据进度。“我们采用了电驱动方式。与油驱动相比,其更能减少相关成本与维修费用。此外,设备融合了机器视觉物联网技术,可以智能高效地完成更多任务。” 机械工程与自动化学院2023级本科生、项目成员贾权宝补充道。面对着智能装备竞争非常激烈、高成本问题,他们没在选择路径方面“守拙”,而是继续在技术创新方面“开慧”,一心一意克服瓶颈,扎扎实实耕耘田间。
2024年对这个年轻团队是坎坷的一年。“年初我们未能在比赛中取得理想的成绩,导致丧失了推举资格。”张华霖说。直到2025年初,即使作品已初具成型,比赛的结果依旧是质疑——质疑机器的智能性、普适性,还有是不是能被农户们所接受。
面临着多方压力,小组成员没有停滞不前,而是重整旗鼓,努力在自身与团队、科研与生活中维持平衡,寻找新的突破点。“我们开始根据每个人爱好、擅长方向和领域来进行分工,进行有关培训并分组后,让大家就各专业相关知识体系进行思维碰撞。”机械工程与自动化学院2022级本科生、小组成员胡博伟补充道。这样的统筹规划,使得每个人不再单打独斗,而是似燎原星火般团结协作起来。对于农户不信任“塑料球定量施肥”的问题,他们耐心沟通交流,并主动采取方案调整,逐步实现农户从不理解到基本了解、从不支持到配合所有数据测试的转变。
从精密的实验室研发到充满不确定性的田间调试,从论文中的理论模型到农场里的实际成效,团队完成了从“纸上谈兵”到“实战赋能”的华丽转身。当面对研发技术中的诸多困境时,他们回归产业本质,在模拟与验证间反复迭代;当遭遇农户最初的疑虑时,他们用免费试点和实实在在的增收成效来建立信任。在攻坚克难的过程中,小组成员的能力也得到了远超课本的飞速提升。张华霖深有感慨道:“我们最大的收获是解决了‘不知从何下手’的难题。机械设计、问题处理,这些能力都在不断试错与实践中变得扎实。”这一个项目对他们个人而言,更是一次熔铸综合能力的锻炼,成为了他们迈向更高学习平台的台阶。
单丝不成线,独木不成林。“只要大家朝一个方向努力,互相帮助,就能一起完成目标。”芦墨轩是这样描述他们团队氛围的。这里没有繁复的考核,唯有基于信任的协同共进。他们系统性地创建了“技术台账”,将项目中遇到的软件报错、设计难点、算法调优经验悉数记录归档;他们还立志将项目经验无私分享,使之成为可供后来者借鉴的集体智慧。
青春有志,筑梦田间。当前机器人在极端天气适应性、多品种叶菜通用性上仍需提升,未来团队将会在优化升级的道路继续前进,保持扎根实践、永不止步的创新精神,持续赋能乡村振兴新鲜活力。他们不仅展现了当代青年学子的责任担当,更为双创项目服务实体经济、助力乡村振兴提供了鲜活范例。
