春天的畫筆沾上青翠的墨汁，在杭州市西湖區(qū)的茶山上“潑”出了一片盎然。眼下正是春茶采摘最忙碌的時節(jié)，在西湖龍井原產(chǎn)地一級保護(hù)區(qū)，一位新來的“采茶小工”正穿梭于茶園間，擺動機(jī)械臂將剛采摘的茶葉源源不斷地送入存儲盒中，似乎要與身旁頭戴斗笠的采茶工們“一較高下”。

　　這位新來的“采茶小工”，就是由浙江理工大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)器人與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊研發(fā)的第五代智能采摘機(jī)器人。

　　為什么要研發(fā)這臺機(jī)器？

　　眾所周知，傳統(tǒng)的茶葉采摘基本靠人工完成。名優(yōu)茶、明前茶等采摘期短且密集，致使采茶工人工缺、人工貴的問題越來越突出。為了幫助茶農(nóng)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)教授武傳宇從2019年開始就帶領(lǐng)團(tuán)隊不斷嘗試、改進(jìn)，最終研發(fā)出了可自主識別茶樹芽葉的采茶機(jī)器人。

　　與此同時，該采茶機(jī)器人也是浙江省農(nóng)業(yè)“雙強”重點突破試點項目和“領(lǐng)雁”研發(fā)攻關(guān)計劃項目的研究成果。

　　采茶機(jī)器人是怎么工作的？

　　首先，它有一個聰明好學(xué)的腦袋。相比采茶工憑經(jīng)驗識別芽葉和老葉，采茶機(jī)器人靠的是人工智能（AI）——它里面有一套叫做“深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的識別模型，通過對大量茶樹芽葉圖像數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，可以自動識別茶樹芽葉。“前期我們會向采茶機(jī)器人系統(tǒng)輸入大量的茶樹芽葉照片，通過處理和分析，采茶機(jī)器人就會記住芽葉的形狀和紋理等，并歸納出照片中芽葉的特征。輸入的照片越多，機(jī)器人的知識庫就越豐富，學(xué)起來也越扎實，對芽葉識別的準(zhǔn)確率也就越高。”團(tuán)隊識別組成員桂江生副教授說。

　　識別芽葉后，采茶機(jī)器人會用雙目攝像頭掃描茶葉，就和人的眼睛一樣，實現(xiàn)3D定位，精準(zhǔn)找到芽葉所在位置。接著再用機(jī)械臂快速、無損地將芽葉采摘下來。

　　機(jī)械臂采茶共分兩個步驟，“一剪”和“一吸”。機(jī)械臂的末端有一把小剪刀，會根據(jù)定位信息找準(zhǔn)芽葉的葉柄，一刀下去，芽葉從枝頭分離。此時，附在機(jī)械臂末端的負(fù)壓吸管會把剪下來的芽葉吸進(jìn)機(jī)械手的暫存盒中。

　　“一般來說，早春茶一芽一葉在2厘米左右，葉柄只有幾毫米，芽葉一般長在老葉和老梗之間，所以對機(jī)械臂的操作精準(zhǔn)度要求非常高，剪得歪了，就會破壞茶樹枝梢，造成損傷，或剪下來的芽葉不完整。”團(tuán)隊成員賈江鳴副教授介紹。

　　從第一代到第五代，團(tuán)隊針對人工智能深度學(xué)習(xí)、深度相機(jī)定位、機(jī)器人機(jī)械臂等在技術(shù)上進(jìn)行了不斷研發(fā)與測試，突破了一個個難點。

　　比如，相較于前幾代，第五代智能采茶機(jī)器人擁有了兩只機(jī)械臂，大大提高了采摘效率。團(tuán)隊機(jī)械組成員李亞濤博士介紹，第五代智能采茶機(jī)器人大約1.5秒可以采一顆芽葉，1小時可以采2000多顆，一天工作18小時可以采4斤左右的芽葉，相當(dāng)于一個采茶工一天工作9小時的采茶量。同時，在2023年，第五代采茶機(jī)器人還采用了履帶方式前后移動，不僅可以在丘陵山地使用，還能適應(yīng)緩坡地面，實現(xiàn)了茶園全地形的覆蓋。此外，機(jī)器人上面還新加了六塊太陽能板，可以做到自動供電。

　　經(jīng)過測試，第五代智能采茶機(jī)器人的識別準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到86%，采茶成功率在60%以上。“我們機(jī)器人采摘的茶葉已經(jīng)得到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所專家的認(rèn)可，采摘的茶葉已經(jīng)可以做中高端龍井茶葉了。”賈江鳴說。

　　據(jù)了解，目前這款機(jī)器人還處于實驗室階段。團(tuán)隊黨支部書記陳建能教授表示，接下來，浙江理工大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)器人與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊還將繼續(xù)深入研發(fā)，進(jìn)一步提高采摘效率和質(zhì)量，預(yù)計在多臂操作的情況下，未來1臺機(jī)器有望可以替代3至5個工人。