7月是新疆“棉花打顶”作业的关键期，也是决定棉花产量的核心环节。在阜康市九运街镇的棉田里，一个身形矫健的“钢铁农夫”正忙着为棉花“摘帽”。这是由新疆大学打造的棉花激光打顶机器人，也是全球首款棉花激光打顶机器人。

棉花激光打顶机器人正在阜康市九运街镇的棉田里作业。张鹏 摄

棉花打顶通过去除顶端优势，让养分集中供给侧枝棉桃，促进多结铃、结大铃。长期以来，人工打顶劳动强度大、效率低，化学打顶存在药物残留、土壤污染风险，机械打顶易伤棉株，这一环节始终是棉花全程机械化链条上最难啃的“硬骨头”。

新疆大学卓越工程师学院（工程训练中心）双创教育办公室主任彭炫说：“我们主要是通过高能激光束去灼烧棉花顶芽，使棉花顶芽失活，达到生长抑制的效果。首先最核心的是激光技术，我们选用455纳米波长的蓝光激光，植物对它有较高的吸收率，激光功率是200瓦，通过150毫秒的灼烧，就能达到比较好的顶芽生长抑制效果。”

对于种植户来说，打顶环节的成本与效果，是每年植棉管理的重中之重。

阜康市九运街镇种植户王兴全说：“人工打顶每亩成本65元，6000亩地全程打完，人工费用就要近四十万元。化学打顶对操作技术要求高，一旦把控不当，就会出现烧顶、落桃、封顶不彻底的问题。激光打顶机器人能将打顶成本直接降低一半。目前人工打顶合格率在85%至90%之间，机器人作业精度可对标人工标准，低成本、高效率的优势，让我们种植户愿意主动尝试。”

在阜康市九运街镇的棉田里，棉花激光打顶机器人正在作业。张鹏 摄

这款由新疆大学周建平教授团队自主研发的棉花激光打顶机器人，正是针对新疆“一膜六行”的特有种植模式量身打造。这款机器人最大的技术突破，是攻克了“移动平台击打移动目标”的行业难题。此次进驻阜康开展试验的第三代机型，针对复杂田间环境完成了多维度技术升级，作业稳定性与识别精度均有显著提升。

新疆大学卓越工程师学院（工程训练中心）双创教育办公室主任彭炫说：“新一代机器人底盘升级为履带式结构，动力更充沛、田间行走更平稳，适配高低起伏、土质复杂的棉田环境；智能识别算法完成迭代更新，相较于上一代产品，顶芽识别准确率、空间定位精度大幅提升；同时升级算力主板，数据运算速度显著加快，整体作业效率提升约20%。”

机器人行进中产生的气流会带动棉株晃动，棉株顶尖本身也高低不一，要实现精准打顶难度极大，科研团队用“移动的枪打移动的靶”来形容这项技术的攻关难度。依托机器视觉与激光控制的深度融合，机器人实现了毫秒级追踪、毫米级定位，为从根源上解决传统打顶漏打、误打、伤苗的痛点提供了技术支撑。

棉花激光打顶机器人正在作业。张鹏 摄

新疆大学卓越工程师学院（工程训练中心）双创教育办公室主任彭炫说：“对于不同高度的植株，我们通过双目相机去识别棉花顶芽的空间坐标，将空间坐标传回到激光镇静控制系统，去调整激光的输出角度，达到激光打顶的目的。我们激光打顶，对棉花的影响是非常小的，激光光斑直径只有4--6毫米，如果打到叶片上，相当于在棉花的叶片上烧了一个小洞，就像被虫咬的一样。”

作为非接触式的绿色作业方式，激光打顶既避免了化学药剂的环境污染与残留风险，又大幅降低了机械接触对棉株的损伤。此次选择在阜康开展田间试验，也正是看中了当地的气候与种植条件适配性，能够拉长试验周期、充分验证设备性能，为后续技术优化积累真实田间数据。

研究团队正在观测打顶数据。张鹏 摄

经过前期田间测试，该激光打顶机器人棉花顶芽识别准确率达98.9%，伤苗率小于3%，打顶合格率达到82%以上，其核心指标仍有较大迭代提升空间。全部功能实现后作业效率可达每小时6至8亩，是人工作业效率的10倍以上。目前这款机器人仍处于试验优化阶段，后续科研团队将围绕自主导航、成本控制等方向持续升级，推动科创成果加速落地转化。

新疆大学卓越工程师学院（工程训练中心）双创教育办公室主任彭炫说：“下一步，我们会增加棉花的冠下视觉导航技术，能在棉田里面走得更稳更直，可以全程自主运行。还会推出复合激光打顶技术，通过多个波段的激光复合进行打顶，可以极大地降低成本，提升打顶效率。同时，我们会和企业进行深度的产学研结合，将这项成果转化落地。”