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智能采茶机器人 采一颗芽叶1.5秒

发布日期:2023-04-06 10:14    信息来源:钱塘新区报

原标题:以“大数据”积淀 练“绣花针”功夫

智能采茶机器人 采一颗芽叶1.5秒

明前茶,贵如金。连日来,每天一大早,在西湖龙井一级产区、西湖景区内梵村的茶园里,浙江理工大学研发的第五代采茶机器人挥舞双臂,与数名采茶工一同抢抓明前茶的最后“黄金期”。

据了解,目前我省采茶工年龄多为60岁以上,省内平均每年采茶工需求量为150余万人次,其中,3月中旬至4月上旬,需求量高达50余万人次。如何破解采茶用工难题、赋能农业发展?浙江理工大学农业机器人与装备创新团队先行探路,给出了答案。

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从“不可能”到“可能” 激活“数字茶业”新模式

俗话说,“茶叶是个时辰草,早采三天是个宝,迟采三天变成草”。茶叶采摘质量的好坏,直接影响茶叶产量、品质和茶树生长发育。

在经验十足的老茶农眼里,用大块头机器人代替灵巧“双手”采摘名优茶,无异于茶园里“绣花”,难度极大,基本“不可能”实现。

2007年起,浙江理工大学农业机器人与装备创新团队开启了研发智能采摘机器人之路。2022年3月,团队研发的第三代采茶机器人,采用稳固性与灵活性兼顾的轨道式行走底盘,并在识别系统中搭建了一套深度卷积神经网络的识别模型,通过对大量茶树芽叶图像数据的学习,自动识别茶树芽叶。同时,使用双目摄像头扫描茶叶,精准找到芽叶所在位置。机械臂再根据定位信息,找准芽叶的叶柄,通过末端小剪刀剪芽叶,再通过负压吸管把剪下来的芽叶迅速吸进茶篓。

国家茶叶产业技术体系成员、浙江理工大学机械工程学院副教授贾江鸣介绍,第三代采茶机器人的投用,意味着名优茶机械化采摘实现了从“不可能”到“可能”的跃升,但其速度与精准度仍有待提升。于是团队再次研发出达到人工采摘标准的采茶机器人。

从“可能”到“可用” 开创“智慧农业”新局面

“第五代智能采茶机器人采一颗芽叶时间在1.5秒左右,1个小时可以采摘2000多颗,一天可以采2公斤左右的芽叶,基本实现一台机器替代一个工人,且采摘的芽叶符合中端龙井茶标准。”浙江理工大学机械工程学院农业机械党支部书记陈建能教授兴奋地说。

西湖龙井芽叶长2厘米左右,厚度最小仅为1至2毫米。茶园里“绣花”,何以在机械手中从“可能”到“可用”?

陈建能介绍,智能采茶研究始终围绕识别、定位、采摘速度、茶园地形等“四大难题”展开。这“四大难题”的攻克,意味着智能采茶机器人代表了农业机械的最高水平。

团队通过大量学习图像数据,进一步提升芽叶识别率,自研高效处理算法提高采摘精度,并在第四代采茶机器人由单机械臂变为双机械臂的基础上,进一步增加了机械臂的活动范围,大大提升了采摘效率。为了提升采茶机器人的场地适应能力,团队还将第四代采茶机器人的轨道式行走改变为履带式行走,并通过增加太阳能板的形式,实现机器人自供电。

从“可用”到“好用” 助力茶农提产增收

据悉,鉴于智能采茶机器人研发的复杂程度,项目组与来自本校计算机、信息电子等学院的20名多名师生组成茶叶团队,并划分出机械、人工智能、算法、定位等多个小组进行专项研究。如今,第五代智能采茶机器人识别准确率已达到86%,采茶成功率在60%以上,并获得中国农业科学院茶叶研究所专家的肯定与认可。

陈建能介绍:“第五代采茶机器人的成效,验证了农业智能采茶是可行的。一方面为茶行业做好了技术储备,有利于解决劳动力‘断代’等用工难问题,为浙江茶产业的可持续健康发展提供了‘茶科技’支撑;另一方面有利于推动更多人认识、带动、参与到经济作物的智能采摘中来,进而促进整个社会‘智慧农业’的发展。”

“与前几代相比,第五代智能采摘机器人不仅能采茶,还采得好,说明我们的研发已完成技术集中攻坚。”陈建能表示,接下来,团队将致力于实现茶叶采摘机器人从“可能”到“可用”“好用”的转变,助力茶农提产增收,贡献“智慧农业”力量。(记者 张楠楠 武佳奇)



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