春天的画笔沾上青翠的墨汁，在杭州市西湖区的茶山上“泼”出了一片盎然。眼下正是春茶采摘最忙碌的时节，在西湖龙井原产地一级保护区，一位新来的“采茶小工”正穿梭于茶园间，摆动机械臂将刚采摘的茶叶源源不断地送入存储盒中，似乎要与身旁头戴斗笠的采茶工们“一较高下”。

这位新来的“采茶小工”，就是由浙江理工大学农业机器人与装备创新团队研发的第五代智能采摘机器人。

(资料图)

为什么要研发这台机器？

众所周知，传统的茶叶采摘基本靠人工完成。名优茶、明前茶等采摘期短且密集，致使采茶工人工缺、人工贵的问题越来越突出。为了帮助茶农提升产量、增加收入，国家茶叶产业技术体系岗位科学家、浙江理工大学教授武传宇从2019年开始就带领团队不断尝试、改进，最终研发出了可自主识别茶树芽叶的采茶机器人。

与此同时，该采茶机器人也是浙江省农业“双强”重点突破试点项目和“领雁”研发攻关计划项目的研究成果。

采茶机器人是怎么工作的？

首先，它有一个聪明好学的脑袋。相比采茶工凭经验识别芽叶和老叶，采茶机器人靠的是人工智能（AI）——它里面有一套叫做“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，可以自动识别茶树芽叶。“前期我们会向采茶机器人系统输入大量的茶树芽叶照片，通过处理和分析，采茶机器人就会记住芽叶的形状和纹理等，并归纳出照片中芽叶的特征。输入的照片越多，机器人的知识库就越丰富，学起来也越扎实，对芽叶识别的准确率也就越高。”团队识别组成员桂江生副教授说。

识别芽叶后，采茶机器人会用双目摄像头扫描茶叶，就和人的眼睛一样，实现3D定位，精准找到芽叶所在位置。接着再用机械臂快速、无损地将芽叶采摘下来。

机械臂采茶共分两个步骤，“一剪”和“一吸”。机械臂的末端有一把小剪刀，会根据定位信息找准芽叶的叶柄，一刀下去，芽叶从枝头分离。此时，附在机械臂末端的负压吸管会把剪下来的芽叶吸进机械手的暂存盒中。

“一般来说，早春茶一芽一叶在2厘米左右，叶柄只有几毫米，芽叶一般长在老叶和老梗之间，所以对机械臂的操作精准度要求非常高，剪得歪了，就会破坏茶树枝梢，造成损伤，或剪下来的芽叶不完整。”团队成员贾江鸣副教授介绍。

从第一代到第五代，团队针对人工智能深度学习、深度相机定位、机器人机械臂等在技术上进行了不断研发与测试，突破了一个个难点。

比如，相较于前几代，第五代智能采茶机器人拥有了两只机械臂，大大提高了采摘效率。团队机械组成员李亚涛博士介绍，第五代智能采茶机器人大约1.5秒可以采一颗芽叶，1小时可以采2000多颗，一天工作18小时可以采4斤左右的芽叶，相当于一个采茶工一天工作9小时的采茶量。同时，在2023年，第五代采茶机器人还采用了履带方式前后移动，不仅可以在丘陵山地使用，还能适应缓坡地面，实现了茶园全地形的覆盖。此外，机器人上面还新加了六块太阳能板，可以做到自动供电。

经过测试，第五代智能采茶机器人的识别准确率已经达到86%，采茶成功率在60%以上。“我们机器人采摘的茶叶已经得到中国农业科学院茶叶研究所专家的认可，采摘的茶叶已经可以做中高端龙井茶叶了。”贾江鸣说。

据了解，目前这款机器人还处于实验室阶段。团队党支部书记陈建能教授表示，接下来，浙江理工大学农业机器人与装备创新团队还将继续深入研发，进一步提高采摘效率和质量，预计在多臂操作的情况下，未来1台机器有望可以替代3至5个工人。