清明前夕，正是茶葉采摘旺季。在浙江省杭州市西湖區一處茶園里，一個(gè)“采茶小工”移動(dòng)機械臂，將采摘的茶葉源源不斷地送入存儲盒中。這個(gè)“采茶小工”的研發(fā)團隊，正是浙江理工大學(xué)農業(yè)機器人與裝備創(chuàng )新團隊。

　　茶葉采摘基本靠人工完成，尤其是名優(yōu)茶、明前茶，采摘期短且密集，比如高等級的龍井茶，一斤茶葉需要約4萬(wàn)個(gè)芽頭。但隨著(zhù)采茶工群體年齡增大，人工缺、人工貴的問(wèn)題越來(lái)越突出。

　　在浙江省山區26縣，擁有大面積的茶園，發(fā)展茶產(chǎn)業(yè)關(guān)系著(zhù)當地農民的增收問(wèn)題，也能有效助力浙江高質(zhì)量發(fā)展建設共同富裕示范區。為了幫助茶農提升產(chǎn)量、增加收入，國家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家、浙江理工大學(xué)教授武傳宇帶領(lǐng)團隊研發(fā)出智能采茶機器人，今年已研發(fā)到了第五代。

　　要在茂密的茶樹(shù)枝中識別嫩芽，采茶工人憑借的是眼力和豐富的經(jīng)驗，這臺機器卻是借助人工智能，通過(guò)對大量圖像數據的學(xué)習，實(shí)現對茶樹(shù)嫩芽的自動(dòng)識別。

　　在浙江省麗水市的一個(gè)示范茶園里，中青報·中青網(wǎng)記者見(jiàn)到該團隊的陳建能教授。隨著(zhù)機械臂的移動(dòng)，一顆顆茶芽被摘下來(lái)。陳建能介紹，智能采茶機器人的一個(gè)難點(diǎn)就是“識別難”。茶樹(shù)芽葉不像水果蔬菜，形狀規則、顏色差別大容易識別，茶樹(shù)新長(cháng)的芽葉和老葉的區別很小，形狀又不規則，這給識別增加了很多難度。

　　從2019年開(kāi)始，該團隊針對人工智能深度學(xué)習、深度相機定位、機器人機械臂等在技術(shù)上進(jìn)行不斷的研發(fā)與測試。

　　智能采茶機器人是怎樣識別芽葉和老葉的？采茶機器人里有一套叫作深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的識別模型，通過(guò)對大量茶樹(shù)芽葉圖像數據的學(xué)習，可以自動(dòng)識別茶樹(shù)芽葉。

　　團隊成員、識別組桂江生副教授介紹，“前期我們向采茶機器人系統輸入大量的茶樹(shù)芽葉照片，通過(guò)處理和分析，采茶機器人就會(huì )記住芽葉的形狀和紋理等，自己歸納出照片中芽葉的特征，輸入的照片越多，機器人的知識庫就越豐富，學(xué)起來(lái)也越扎實(shí)，對芽葉識別的準確率也就越高。”

　　除了聰明好學(xué)的腦袋，智能采茶機器人還有一雙厲害的“眼睛”，使用雙目攝像頭掃描茶葉，就和人的兩只眼睛一樣，實(shí)現3D定位，從而精準找到芽葉所在位置。

　　識別、定位好茶葉芽葉后，接下來(lái)就是怎么樣快速、無(wú)損地把它采摘下來(lái)。這時(shí)就需要用到機器人的另一個(gè)法寶——機械臂。工業(yè)機器人處于一個(gè)人造的穩定環(huán)境，而農業(yè)機器人面對的是非結構化、千變萬(wàn)化的環(huán)境，這就對機械臂提出了很高的要求。風(fēng)速、光照、坡度等因素都會(huì )影響機械臂的采摘。

　　據了解，機械臂采茶分兩步，一剪一吸。機械臂的末端有一把小剪刀，根據定位信息找準芽葉的葉柄，一刀下去，芽葉從枝頭分離，同時(shí)附在機械臂末端的負壓吸管，會(huì )把剪下來(lái)的芽葉吸進(jìn)機械手的暫存盒中。

　　一般來(lái)說(shuō)，早春茶一芽一葉在兩厘米左右，葉柄只有幾毫米，所以對機械臂的操作精準度要求非常高，剪歪了會(huì )破壞茶樹(shù)枝梢，或剪下不完整的芽葉。一位團隊成員感嘆研發(fā)不易，“我們就好比在農田里繡花，讓采茶機器人完成毫米級的作業(yè)任務(wù)。”

　　相較于之前幾代，第五代智能采茶機器人增加了一個(gè)機械臂，大大提高了智能機器人采摘的效率。目前采一顆芽葉時(shí)間在1.5秒左右，1小時(shí)可以采摘2000多顆，一天可以采4斤左右，目前還沒(méi)有趕上人工的速度。陳建能表示，未來(lái)通過(guò)改進(jìn)，一臺機器可以實(shí)現3-5個(gè)人的工作效率。

　　過(guò)去的采茶機器人采用軌道方式，可以適應丘陵山地。今年在西湖龍井產(chǎn)區實(shí)驗的第五代智能采茶機器人，已經(jīng)采用履帶的方式，可以前后移動(dòng)，適應于緩坡地面。

　　團隊成員介紹，目前，第五代智能采茶機器人的識別準確率達到86%，采茶成功率在60%以上，采茶精確度相較于前幾代機器人大大提高。

　　陳建能表示，“第五代智能采茶機器人的進(jìn)步，證明智能采茶是可行的，而要把可行變成可用、好用，未來(lái)還有很長(cháng)的路要走。”目前，這款機器人還處于實(shí)驗室階段，接下來(lái)團隊將繼續研發(fā)，提高采摘效率和采摘質(zhì)量。（記者蔣雨彤）