目前，我國(guó)茶園面積已達(dá)339.27萬(wàn)hm2 、茶農(nóng)6000多萬(wàn)、產(chǎn)茶縣超過(guò)1000個(gè)，其中100多個(gè)縣以茶產(chǎn)業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)。但是目前茶產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)方式和技術(shù)水平與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)要求仍存在較大差距，突出問(wèn)題就是名優(yōu)茶采摘嚴(yán)重依賴人工，而采摘是整個(gè)茶葉生產(chǎn)勞動(dòng)中作業(yè)次數(shù)最多、勞動(dòng)力消耗最大、勞動(dòng)強(qiáng)度最高的作業(yè)任務(wù)。
由于大部分年輕人不再愿意從事重復(fù)性采摘工作，勞動(dòng)力價(jià)格不斷上漲，導(dǎo)致名優(yōu)茶采摘作業(yè)勞動(dòng)力日益緊缺，嚴(yán)重制約了茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此通過(guò)“機(jī)器換人”推行智能化采摘已成為名優(yōu)茶可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，為此從2019年開(kāi)始，浙江理工大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)器人與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國(guó)家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、浙江省“領(lǐng)雁”計(jì)劃項(xiàng)目、浙江省農(nóng)業(yè)“雙強(qiáng)”重點(diǎn)突破試點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持下，研發(fā)世界首款采茶機(jī)器人，它們能利用自己的“眼-腦-手-臂-腳”自主識(shí)別茶樹(shù)芽葉并進(jìn)行采摘，目前已經(jīng)研發(fā)到第六代。
本期就讓我們和浙江理工大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)器人與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的賈江鳴副教授一起深入了解采茶機(jī)器人的采茶“功力”到底如何?
采茶機(jī)器人的采摘步驟有哪些?
采茶機(jī)器人的采茶步驟可以總結(jié)為檢測(cè)、定位和采摘。
第一步為識(shí)別，學(xué)術(shù)上稱為檢測(cè)，即利用人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)確定采摘目標(biāo)。
第二步為定位，需要高精度的3D傳感器確定采摘目標(biāo)在空間中的坐標(biāo)(x,y,z)。此步驟要求較高，如果采摘的位置稍微往上，可能采到的都是碎葉，稍微往下，就會(huì)采到老梗。
第三步是采摘，即利用電腦指揮機(jī)械臂高速采摘芽葉。
賈江鳴副教授告訴記者，目前機(jī)器人沒(méi)有辦法做到和人一樣精準(zhǔn)定位、精準(zhǔn)采摘，因?yàn)樵谧匀画h(huán)境當(dāng)中，一陣風(fēng)吹過(guò)，就會(huì)有幾毫米的變動(dòng)，而目前的采茶機(jī)器人沒(méi)有辦法精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)自然環(huán)境中由風(fēng)導(dǎo)致的茶葉互相碰撞所帶來(lái)的誤差，因此在采摘過(guò)程當(dāng)中，采茶機(jī)器人不可避免會(huì)有定位不準(zhǔn)的地方。
采茶機(jī)器人的定位、識(shí)別準(zhǔn)確率和采摘成功率如何?
目前，采茶機(jī)器人的識(shí)別和定位的準(zhǔn)確率大概能達(dá)到九成。
采摘成功率是一個(gè)綜合的結(jié)果，具體是機(jī)械臂定位到茶芽的成功率和能夠采到一個(gè)非常完整的茶芽的成功率，目前在六成到七成之間。
從目前實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，全新升級(jí)的第六代智能采茶機(jī)器人的工作效率比第五代提高了50%，預(yù)計(jì)一臺(tái)機(jī)器能代替1.5個(gè)人工，一天采摘鮮葉可制干茶750 g。
采茶機(jī)器人和傳統(tǒng)采茶機(jī)有什么不同?
傳統(tǒng)切割式的采茶機(jī)是非選擇性的采摘，一般用在紅茶、黑茶，以及品質(zhì)稍低的綠茶中，對(duì)采摘的芽葉品質(zhì)沒(méi)有過(guò)高的要求。
采茶機(jī)器人是選擇性的采摘，機(jī)器人要有“眼睛”能夠進(jìn)行判斷，要有“大腦”能夠做決定并指揮“手”采摘符合要求的茶樹(shù)嫩葉，保留其他老葉，與切割式的采茶機(jī)有非常大的本質(zhì)差別。
茶葉智能采摘設(shè)備主要面臨的難點(diǎn)是什么?
第一個(gè)方面是識(shí)別。茶樹(shù)芽葉不像水果蔬菜，形狀規(guī)則、顏色差別大容易識(shí)別，茶樹(shù)新長(zhǎng)的芽葉和老葉的區(qū)別很小，嫩梢與背景顏色相近，生長(zhǎng)密集，難以進(jìn)行識(shí)別。
第二方面是定位。名優(yōu)茶因芽葉較小，形狀不規(guī)則，生長(zhǎng)高度不一致等因素，難以進(jìn)行定位。
第三方面是采茶機(jī)器人的采摘速度要求高。一般需要4萬(wàn)個(gè)嫩芽才能制作出500 g龍井茶，因此農(nóng)民要求采茶機(jī)器人有更快的采摘速度。
第六代采茶機(jī)器人做了哪些改進(jìn)和提升?
其實(shí)，去年研發(fā)的第五代智能采茶機(jī)器人的采摘質(zhì)量已經(jīng)符合中端龍井茶的標(biāo)準(zhǔn)。今年主要圍繞提高其采摘效率、降低成本兩個(gè)方面進(jìn)行升級(jí)。具體是將采茶機(jī)器人的機(jī)械臂從2個(gè)增加到4個(gè)，提高采摘效率;把原本固定識(shí)別相機(jī)減少到1臺(tái)移動(dòng)識(shí)別相機(jī)，通過(guò)可移動(dòng)相機(jī)發(fā)現(xiàn)更多芽葉并降低成本。
目前這款機(jī)器人還處于實(shí)驗(yàn)室階段，浙江理工大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)器人與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)表示，后期將不斷創(chuàng)新和研發(fā)，同時(shí)也希望廣大種茶人、制茶人、喝茶人、科研人能建言獻(xiàn)策，進(jìn)一步提高采茶機(jī)器人的采摘效率和采摘質(zhì)量，且降低機(jī)器人的成本，使其盡快用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。
來(lái)源 ：中國(guó)茶葉
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