我国目前在山地丘陵地区果园机械化水平仅为5.75%。团队围绕高适应性、自动避障的除草目标。力求解决果园除草机场景适用性差、机具依赖进口的问题，融合机械设计、信息检测、智能控制等技术，突破自动避障除草技术瓶颈，创新研制山地果园全地形智能除草机器人。

智能农机及机器人团队通过研究机体姿态控制和农机农艺融合自动避障机理，探索智能除草装备动作感知、信息检测技术，取得避障、除草等关键动作信息可测、参数可控的重大突破，结合信息化控制实现机械动作精准化，突破除草机机械结构瓶颈，优化设计适用于果园的智能除草机。实现5G传输实时监控无人化割草，融合了果园高效除草技术、多传感器融合的精准定位技术以及果园路径规划与自主导航作业技术，能够在果园中完成丘陵山区标准化的除草任务。针对果园崎岖路况下本体姿态的自适应控制问题，结合果园AGV运动学模型，建立本体姿态预测模型和二次凸规划问题进行求解，从而实现了非平坦路面对给定姿态轨迹的良好自适应跟踪控制。

实现技术指标：定位精度≤5cm、最大爬坡度≤25°、行进速度0.5-7km/h以及作业效率2-4亩/时等优点，能够准确地在垄间完成作业，目前已申请国际专利2项、发明专利3项、已授权外观专利1项、软件著作权2项，发明专利1项。

1、环境感知与精准定位技术

目前RTK-GPS导航控制系统在大田中的应用非常成熟，定位精度能达±2.5cm、导航精度能达±5cm，但在果园环境下，由于果树树冠密集，可将其视为半封闭环境，卫星信号受极大干扰，无法实现精准定位与导航。我国果园大多处于丘陵缓坡地带，地形环境复杂，存在垄台、垄沟、陡坡等，机器人在果园环境难以实现精准定位。

2、果园路径规划与自主导航作业

果园移动机器人在导航过程中使用数据处理算法融合多传感器数据，获得自身定位和周边环境信息，从而进行路径规划。基于深度学习框架的图像处理方法多针对单一环境，其泛化性能有限，限制了移动机器人环境适用性；SLAM算法适用于不同环境，然而基于滤波的SLAM算法计算量会随着环境的增大呈指数增长，实时性较差；基于图优化的SLAM算法通过提取关键帧匹配，提高了算法的实时性，但是果园环境特征点单一，回环检测问题依旧是果园移动机器人自主定位导航技术面临的挑战。

3、非平坦路面自适应姿态控制方法

导航控制策略在机器人自主导航的应用中起着重要的作用。果园地面环境复杂，路面松软不平，影响机器人的航向和速度控制精度。比例积分微分、模糊逻辑和纯跟踪算法等不同的控制策略可被应用于果园移动机器人导航中，使自主导航系统具有足够的适应性和鲁棒性。

我国水果产量位于世界第一，2021年我国的林果产量达到了2.96亿吨，果园种植面积达到了1.296千万公顷，食用水果及坚果、甜瓜或柑桔类水果出口额逐年稳步增长，预计2025年水果行业市场规模将达到2.746万亿元左右。果园作为经济作物的主要生长环境，它直接影响果实的质量和产量，良好的果园生长环境可以大大提升经济效益。果园杂草是影响果园中的果树自然正常生长的非栽培草本植物或灌木，果园杂草对营养和水分的消耗是惊人的。大量的统计数据均显示，果园在杂草的影响下将减产10%～20%，同时对果园产品的质量也有巨大影响。研究表明，杂草是引起果园早衰退化的最主要因素。因此研发一款自动除草机器人代替人工进行除草作业不仅可以减少人力、物力和财力的损耗，减小农药喷洒过程中对作业人员的伤害，对于提高我国农业智能化、机械化程度至关重要。

与发达国家相比，虽然我国水果产量整体较高，但果园单位面积产量较低，果园机械化管理水平也较低。我国幅员辽阔，各地的地形环境差异较大，机械通用适用性不足，特别是山地丘陵地带，地形地貌相对于平原种植更加复杂，果园机械化水平仅为5.75%。

果园作为经济作物的主要生长环境，它直接影响果实的质量和产量，良好的果园生长环境可以大大提升经济效益。果园杂草是影响果园中的果树自然正常生长的非栽培草本植物或灌木，果园杂草对营养和水分的消耗是惊人的。大量的统计数据均显示，果园在杂草的影响下将减产10%～20%，同时对果园产品的质量也有巨大影响。研究表明，杂草是引起果园早衰退化的最主要元凶。因此研发一款自动除草机器人代替人工进行除草作业不仅可以减少人力、物力和财力的损耗，减小农药喷洒过程中对作业人员的伤害，对于提高我市农业智能化、机械化程度至关重要。

“山地智能农业装备及机器人”团队依托于成渝地区双城经济圈乡村振兴国家级专家服务基地、重庆乡村振兴研究院、乡村振兴学院、重庆山地特色智慧农业学院、成渝地区双城经济圈乡村振兴学院联盟建立。长期致力于丘陵山地农业装备自动化、智能化研究，着力解决丘陵山地农机作业的薄弱环节，重点突破丘陵山地农业智能装备理论方法研究、特色产品研发和技术平台构建，围绕农业智能装备研发、关键技术创新以及机器人系统集成三个环节进行学科交叉和技术创新。旨在推动丘陵山地农机装备升级转型，实现现代农业机械智能化。

团队负责人为赵立军教授，工学博士，博士后，博士生导师。现为重庆英才·名家名师（卓越工程师）、国家科学技术部项目评审专家、中国农业机械学会理事、重庆市教学指导委员会创新创业教育指导委员会委员、重庆市科技特派员、俄罗斯库兹巴斯大学博士生导师、中国农业机械学会“科创中国”科技服务团专家、中国农业机械学会丘陵山地农林分委会委员、中国农业机械学会技术基础分会副秘书长、重庆市农业机械学会副理事长、重庆市科普专家团专家成员、重庆市高校年度“十大双创明星”、重庆市“最美科技者”、重庆市“优秀共产党员”、重庆市新时代好老师。先后荣获农业机械科学技术奖一等奖1项、中国机械工业集团科学技术奖一等奖1项，中国发明创新成果二等奖1项，重庆市科协岗位创新争先行动二等奖1项。

团队核心成员吕程、龚练、李强、黎斌、张雪峰均为具有农业工程专业背景的博士后，团队近5年主持省部级、企业工程项目40余项，累计到账经费800余万元，授权国际、国家发明专利、软件著作权50余项，发表学术论文30余篇。

经济效益：

当前，我国在由传统农业向现代农业快速转变，农业生产在新技术支持下不断取得突破性进展。机械化作业表现出高技本、高投入、高回报的特点，符合我国农业生产精细化的发展趋势。

2022年我国的果园种植面积达到了1.8415亿亩，每台除草机作业效能10亩/天，每年工作40天估算，我国约需果园除草装备48.6万台（套）。若每台除草机寿命5年，则每年果园除草机市场约需9.7万台。

社会效益：

果园智能除草设备的应用，可节约社会劳动力30%、降低农业生产成本40%。将大力提升我市在果园智能化领域的自主创新能力和产业化能力，促进我市果园智能装备相关技术水平的提升，提高我市果园装备产业的国家竞争力，保证果园生产安全。

生态效益

传统果园除草任以化学除草为主，化学除草风险性较高。一旦喷药浓度过高或使用方法不当，极易导致果树的死亡。此外，除草剂的药物残留在土壤中，会逐渐危害果树的生长发育，导致植株生长延缓甚至受阻，直接影响未来果树的产量和经济效益。相比于人工喷药除草，采用果园多功能机器人等机械，免除了人力成本，能够极大地提高除草的速度和效率，达到降本增效的目的。同时，果园多功能机器人也有效避免了化学除草给果树本身带来的伤害和对环境的污染，具有很好生态效益。

山地果园全地形智能除草机器人目前通过以下几个方面来实现：

1. 直接销售：智能割草机可以直接销售给果园农户、在未来，通过与农业合作社对接、中国农业机械流通协会逐步建立销售网点，将智能割草机推向市场，实现自产自销。

2. 基于服务的模式：智能割草机中的无人智能除草系统可以作为一个割草服务的商业模式，通过提供割草服务来获得收入。企业可以将智能割草机作为一项增值服务，为客户提供定期、按需的割草服务，收取一定的服务费用。

3. 租赁服务：针对那些暂时不需要购买智能割草机的农户，可以联合农机合作社提供租赁服务。向农户提供灵活的租赁方案，根据不同的租赁期限和服务内容收取租金。

4. 搭配销售：与其他相关产品或服务的搭配销售是智能割草机的另一个转化方式。例如，与草坪施肥产品、灌溉系统或其他园艺工具进行捆绑销售，提供一站式的草坪养护解决方案，为客户提供更全面的服务。

5. 合作伙伴关系：与大型果园、观景园林、农业合作社等建立合作关系，将智能割草机作为一种解决方案的组成部分，参与相关项目并分享收益。

通过以上转化方式，智能割草机可以在不同的市场和用户群体中实现商业转化，提供高效、便捷、环保的割草解决方案，并创造持续的收入来源。公司可以根据市场需求和竞争环境，综合考虑选择合适的转化方式，并逐步完善商业模式，实现业务的发展和长期可持续性。