激光+智能农机,跨界发展拓展新应用

  激光制造网  来源:老One

7月28日,哈尔滨华工智耘科技有限公司的成立,标志着中国激光技术领军企业华工科技正式进军智能农机领域。这家由武汉华工激光持股80%、注册资本达1亿元的新公司,将特殊作业机器人制造与智能农机装备研发作为核心方向,其布局背后是激光技术与农业生产深度融合的产业革命信号。

随着《乡村全面振兴规划(2024—2027年)》对智能农机装备的战略部署以及2025年中央一号文件对“农业新质生产力”的强调,激光技术正从工业车间加速渗透至田间地头,推动农业生产方式发生根本性变革。

激光技术的农业场景革命

激光技术在农业领域的应用正在突破传统农机的物理局限,形成一套全新的作业范式。

2024年8月,吉林大学王刚副教授团队在长春农博会上公布了“100%自主产权”的智能激光除草机,将成本控制在10万元以内,相较国际同类产品具有显著价格优势,其核心在于通过激光产生的定向热量精准灼烧杂草分生组织,实现物理除草替代化学农药的绿色农业目标。在安徽阜南县的对比试验中,激光除草机使作物营养物质含量提升近8%,10亩上海青产量增加10%,验证了该技术在产量提升与品质改善方面的双重价值。

吉大“100%自主产权”的智能机械除草机

 

2025年6月28日,华工科技正式发布早已被媒体广为报道的全国首台全天时智能激光除草机器人,据介绍,这款机器人内置上千种农作物和杂草的数据模型,通过AI 视觉实时引导激光动态精准控制除草,能根据不同作物调整激光功率。杂草清除率稳定在95% 以上,真正做到“除草不伤苗”。此外,其最高配置可以搭载32个激光头,实现每小时除草达到32万棵。算法运行时,从杂草图像输入到杂草识别到运动的激光振镜的控制打标,在5毫秒之内就可以完成。在相同成本下,相比于人力用除草剂除草,效率可以提升4-8倍。

全国首台全天时智能激光除草机器人

 

更具突破性的应用出现在经济作物领域。2025年7月7日,新疆大学与极目机器人联合研发的全球首款棉花激光打顶机器人正式亮相,该装备集成固态激光雷达与视觉融合技术,实现98.9%的顶芽识别准确率和低于3%的伤苗率,作业效率达到每小时6-8亩,是人工效率的10倍以上。其创新点在于采用大功率蓝光激光器对棉花顶芽进行非接触式灭活,既能打破顶端生长优势促进棉桃发育,又避免了传统机械切割对植株的损伤,在新疆“一膜六行”种植模式下展现出极强的场景适应性。

棉花激光打顶机器人


国际经验进一步印证了激光技术的农业价值。康奈尔大学在东海岸豌豆、甜菜试验田中进行的对照实验显示,激光除草效果与传统除草剂相当,但作物生物量增加30%,且完全避免了化学药剂导致的作物发育迟缓问题。尽管目前商用激光除草机单价高达150万美元(如CarbonRobotics产品),但其在有机农业领域的应用前景已吸引纽约州多家农场投入使用,预示着技术成熟后的规模化潜力。

这些案例共同勾勒出激光农机的技术优势:其一,能量精准控制,通过调整激光功率与作用时间,可实现从杂草清除到顶芽灭活的多种作业目标;其二,非接触式作业,减少机械损伤与土壤压实;其三,数据驱动优化,搭载的视觉系统与AI算法可持续学习作物特征,提升识别准确率。华工智耘依托华工激光在工业激光领域积累的高功率激光器制造技术与精密控制经验,有望在这些应用场景实现技术突破。

激光智能农机产业化破局的三重驱动

激光智能农机的产业化进程正处于政策激励、市场扩张与技术迭代的三重驱动之下。2025年中央一号文件明确提出“推动农机装备高质量发展”,将高端智能农机作为农业新质生产力的重要载体,与《乡村全面振兴规划》中“推进农机装备全程全面升级”的要求形成政策协同。这种制度设计通过国家重点研发计划专项与农机购置补贴的组合拳,构建了从技术研发到市场推广的完整支撑体系。

市场层面正呈现爆发式增长态势。中研普华数据显示,2025年中国智能农机装备市场规模预计达190亿元,而更广泛的智慧农业市场将突破1600亿元,其中激光技术应用占比正快速提升。行业集中度的提升(前十企业占据近50%市场份额)为华工这类技术型企业提供了整合机会——通过将工业激光领域的规模效应复制到农业场景,有望快速形成成本优势。哈尔滨华工智耘的成立恰好卡位东北平原这一中国最大商品粮基地,其地理布局具有战略深意。

技术层面仍面临三重核心挑战。首先是成本控制,激光雷达等核心部件单价居高不下,某初创企业因同时搭载视觉导航与激光雷达系统导致成本失控,最终陷入量产困境。其次是环境适应性,安徽师范大学“草影无踪”团队研发的激光除草机曾因大风天气出现定位误差,后通过算法改进与图像数据增强才得以解决。最后是杂草识别精度,康奈尔大学研究发现激光对马齿苋等具有隐藏分生组织的杂草效果有限,提示技术需要更智能的目标识别能力。

安徽师范大学“草影无踪”团队研发的激光除草机


华工科技的跨界优势正在于其工业技术的农业转化能力。武汉华工激光在高功率激光设备领域的技术积累,可直接应用于农业激光装备的功率稳定性控制;而其在工业机器人领域的运动控制算法,为激光农机的路径规划提供了技术基础。这种“工业技术农业化”的转化路径,可能成为突破当前技术瓶颈的关键。

工具革命到生产关系重构

激光技术对农业的改造不仅停留在装备层面,更正在重塑农业生产要素的配置方式。《关于构建数据基础制度更好发挥数据要素作用的意见》中“数据资源持有权”概念的提出,为激光农机产生的农田遥感数据、作物生长模型等数字资产提供了产权基础,使农业生产资料从“土地+农机”的物理形态向“数据+算法”的虚拟形态拓展。哈尔滨华工智耘这类企业的核心价值,或将从农机制造商演进为农业数据运营商。

生产关系的变革已初现端倪。激光智能农机的操作需要融合农业知识与数字技能,催生了“智慧农业管理师”等新型职业形态,使农民决策依据从传统经验转向实时数据。在新疆棉花基地,激光打顶机器人的操作手同时掌握棉花生理学与激光参数设置技能,这种人力资本升级正是新质生产力的核心特征。华工智耘的股东背景中包含科技投资管理公司,预示其可能探索“农机+数据服务”的新型商业模式。

产业生态的重构正在加速。激光技术的介入打破了农业装备、农药、种子等传统产业边界——华工激光与农业科研机构的合作可能催生出“激光装备+作物品种”的协同创新模式,就像新疆激光打顶技术与当地棉花品种的协同进化。这种跨界融合能力,将成为未来行业竞争的关键壁垒。

哈尔滨华工智耘的成立,本质上是激光技术与农业现代化需求碰撞的产物。当1亿元注册资本转化为具体的技术参数——如激光功率稳定性、杂草识别准确率、作业效率时,其真正衡量的是工业文明与农业文明融合的深度。在政策红利与市场需求的双重驱动下,激光技术正从实验室走向田间地头,不仅改变着农业的生产方式,更在重新定义农业的价值创造模式。这场静悄悄的革命,或许正是中国农业实现弯道超车的关键所在。


申明
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