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大数据文摘转载自机器人大讲堂 恰逢金秋十月丰收之际，中央广播电视总台农业农村频道隆重推出了一档五集大型纪录片——《挑起我们的金扁担》。这是国内首部以农业机械现代化为主题的大型科技纪录片，全景展现了党的十八大以来，中国农业机械化发展的巨大成就。第五集《自主之路》中，全面展示了浙江理工大学农业机器人团队研发的第三代名优茶采茶机器人。
能识别茶叶嫩芽的机器人 团队负责人武传宇教授介绍，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。
用通俗的话来讲，它就和人一样，会学习，会思考。研究人员会向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。
除了聪明好学的脑袋，采茶机器人还有一双厉害的眼睛，它扫描茶叶使用的是双目摄像头，就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。
“采茶是农业机器人采摘技术中最难的领域，要突破芽头识别、定位、采摘速度等难点。苹果、番茄这些农作物容易识别，采摘慢一点也无所谓，而茶树嫩芽、老叶的区别不是很大，形状又不规则，识别、定位的难度大大提升。尽管如此，我们研发的第三代名优茶采摘机器人的芽叶识别准确率也可以达到85%。”团队青年教师贾江鸣说。 “眼睛”会了，“手”也要跟上 “眼睛”会了，“手”也要跟上。确定了芽叶位置，下一步就是采茶了，这时就需要用到机器人的另一个法宝——机械臂。
茶农采茶时，要“准、快、轻”，要使芽叶完整，手指不能用力；指甲不能碰到嫩芽，以免影响茶叶的品相。冷冰冰的机械臂能胜任吗？ 团队党支部书记陈建能教授介绍，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茶篓。
一般的早春茶一芽一叶在2厘米左右，叶柄只有3~5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。 特别是“明前茶”，经济价值高，以龙井茶为例，4万个芽头才炒出一斤干茶，对机器人的采摘速度要求很高。 团队2019年开始在人工智能深度学习、深度相机定位、机器人采摘末端执行等技术上进行研发，突破了一个个难点。采摘速度从第一代的单个机械臂摘一片芽叶十几秒提升至2.5秒，未来预计在多臂操作的情况下，一台机器能替代3~5个工人。 未来，机器人还要不断学习 目前第三代采摘机器人的采摘成功率，对于投入实际生产使用来说还是不够精准。它的进步空间还很大，随着数据样本的不断增加，芽叶识别的准确率会越来越高。就像人脑控制自己手脚一样，现在要做的就是让机器人“手眼协调”，让机械臂实现“指哪儿采哪儿”。 目前这一技术正在基地内341亩茶园中试推广，该基地有望成为国内首批智慧茶园。未来等技术完全成熟，将会在嵊州大面积推广。 据了解，在浙江省山区26县，拥有大面积的茶产业，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。 未来，如果这样的采茶机器人能够产业化代替人工采摘，从而解决目前茶农遇到的用工缺、用工贵问题，将能够为帮助农民持续增收，做大做强茶产业提供有力支持。
农机装备加速迭代 “数智”助农质效双升 随着数字化技术应用从城市延伸到广袤田野，以前“靠天吃饭”的农民实现了“知天而耕”。数字化助力现代化农业发展迈上新台阶，也让浙江农民端牢“饭碗”的底气越来越足。如今的浙江乡村，处处焕发出新的活力。 机器人大讲堂了解到，过去一年，浙江省大力推进农机装备补短板行动，共研制推出小型高速插秧机等农机新产品70个，进一步扩大农机购置补贴范围，新增各类农机装备6.5万台（套），农业生产“机器换人”步伐不断加快。 目前，浙江省农作物耕种收综合机械化率已达74.9%，领跑南方12个丘陵山区省份，已获批全国唯一的丘陵山区适用小型农业机械推广应用先导区。 浙江省委书记袁家军表示，要以科技强农、机械强农为切入点，加快建设农业科创高地，加快重塑现代农业产业体系、生产体系、经营体系，加快推进农业数字化、科技化、机械化、绿色化、融合化，联动推进农业高质高效和农民增收致富，建设农业现代化先行省，为“两个先行”提供基础支撑。 |
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