一盏龙井茶香，囊括了西湖春日。春分刚过，经过一个漫长冬季的休养，翠色葱茏的杭州，开始飘起茶香。
3月21日，在浙江杭州西湖区西湖龙井原产地一级保护区的茶园里，除了忙碌的采茶工人外，还有三位特殊的“采茶小工”—— 智能采茶机器人。
只见，采茶机器人摆动机械臂，将采摘上来的茶叶送入存储盒中。走近更加仔细观察后，潮新闻记者发现，机械臂采茶要分两步，一剪一吸。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，同时附在机械臂末端的负压吸管会把剪下来的芽叶吸进吸进机械手的暂存盒中。
这个“采茶小工 ”的研发团队，是浙江理工大学农业机器人与装备创新团队。国家茶叶产业技术体系岗位科学家、农业机器人研发团队负责人武传宇教授带领团队，经过5年左右不断迭代，研发出了自主识别茶树芽叶的采茶机器人。今年亮相的是由他们研发的第六代智能采摘机器人。
不断更新迭代
难度好比在农田里绣花
“今天在现场的有三台，中间那台是‘第六代采茶机器人’，机械臂增加到了4只。”武传宇教授告诉记者，从 2019 年开始，浙江理工大学农业机器人与装备创新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不断的研发与测试，突破了一个个难点。
与去年的第五代采茶机器人相比，今年的升级版在多只手的运动规划方面做了相应的提高，保证每只运动手能各司其职、相互协同完成采摘任务。在末端设计方面，也做了很大改进，真正模拟人工采摘动作，实现精准、无损采摘。
“模拟人工采摘动作”看着容易，但想要在茂密的茶树枝中识别嫩芽，采茶工人凭借的是丰富的经验，而这台机器却是借助了人工智能，通过对大量图像数据的学习，以及大数据算法等技术，实现嫩芽自动识别，并通过控制机械臂做到精准采摘茶叶。
智能采茶机器人要攻克的难点之一就是“识别难”。该团队党支部书记陈建能教授介绍说：“茶树芽叶不像水果蔬菜，形状规则、颜色差别大容易识别，茶树新长的芽叶和老叶的区别很小，形状又不规则，这是非常难的。”
机器人怎样识别芽叶和老叶的呢？采茶机器人里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。通俗来讲就是利用人工智能的深度学习功能，让采茶机器人学会识别茶树芽叶。
“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，自己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。”团队成员、识别组桂江生副教授解释。
除了拥有聪明又好学的脑袋，采茶机器人还有一双厉害的眼睛。团队成员贾江鸣副教授介绍，经过不断的探索和实验，智能采摘机器人使用双目摄像头扫描茶叶，和人的两只眼睛一样， 实现 3D 定位，从而精准找到芽叶所在位置。
识别、定位好茶叶芽叶后，接下来就是怎么样能快速、无损的把它采摘下来。这时，就需要用到机器人的另一个法宝——机械臂。
“相比于工业机器人处于一个人造的稳定环境，农业机器人面对的是一个非结构化、千变万化的环境。这对机械臂提出了很高的要求。”团队成员、定位组贺磊盈副教授说，“风速、光照、坡度等因素都会影响机械臂的采摘。”
一般来说，早春茶的一芽一叶在 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。
“我们就好比在农田里绣花，让采茶机器人完成毫米级的作业任务。”团队成员们感叹研发不易。
与人工采摘比需改进
努力把可行变成可用、好用
全新升级的第六代智能采茶机器人比去年第五代版本提供了50%工作效率，一台机器能代替1.5个人工，也就是说一台机器能够替代一个半工人，一天可采摘干茶1.5斤。
机器人采摘的芽叶，与人工采摘的相比，品质如何呢？
“我们看，这是60年经验采茶阿姨和机器分别采的芽叶，手工采摘芽叶非常均齐，差不多大小。机器采的已经非常不错了，芽头精准判别出来了，但除了一芽一叶，有时候还会把老叶片采进去，以后还有改进空间。”中国农业科学院茶叶研究所专家评价。
“农业智能采茶是可行的，而要把可行变成可用、好用，未来我们还有很长的路要走。”陈建能表示，目前这款机器人还处于实验室阶段，接下来浙江理工大学农业机器人与装备创新团队将继续实验、研发，努力提高采摘效率、采摘质量。
“前年研发的第四代采茶机器人通过轨道可以在丘陵山地使用，去年第五代智能采茶机器人采用履带的方式前后移动，适应缓坡地面，实现了茶园全地形的覆盖。今年第六代机器人就更稳了。”陈建能教授补充解释说，机器人上面还装有六块太阳能板，可以做到自供电。
据了解，采茶机器人是浙江省农业“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。
浙江省各地拥有大面积茶园，发展茶产业关系着当地农民的增收问题，也能有效助力浙江高质量发展建设共同富裕示范区。随着人工成本的提高，未来谁种田的矛盾越来越突出。
“农业的根本出路在于机械化，实际上，茶叶也一样，劳动力越来越短缺，今后还是要依靠机械，从而解决目前茶农遇到的用工缺、用工贵问题。帮助农民持续增收，做大做强茶产业，是我们科技工作者应该努力的一个方向。”陈建能说。
来源：潮新w 记者 陈素萍 姚群 通讯员 张若娴，
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