科技日?qǐng)?bào)記者 雍黎

清明前后，正值名優(yōu)茶采摘的黃金季節(jié)。在重慶永川區(qū)茶山林園中，一臺(tái)搭載人工智能技術(shù)的采茶機(jī)器人正穿梭于茶樹(shù)間。機(jī)械臂輕巧擺動(dòng)，伴隨“咔嗒”一聲輕響，一片符合名優(yōu)茶標(biāo)準(zhǔn)的芽頭已被精準(zhǔn)采下，隨即通過(guò)風(fēng)力吸取裝置回收至儲(chǔ)茶倉(cāng)。

這是由重慶郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院朱浩教授團(tuán)隊(duì)與重慶市農(nóng)科院茶研所聯(lián)合研發(fā)的重慶首款“山地名優(yōu)茶智能采摘機(jī)器人”，正在永川區(qū)科研試驗(yàn)基地進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證。其“2秒采摘一片葉，全天候不間斷作業(yè)”的高效表現(xiàn)，為解決茶產(chǎn)業(yè)“用工難”、推動(dòng)鄉(xiāng)村振興提供了科技新動(dòng)能。

名優(yōu)茶智能采摘素有農(nóng)業(yè)機(jī)械化“珠穆朗瑪峰”之稱(chēng)。芽葉需按“一芽一葉”或“一芽二葉”標(biāo)準(zhǔn)無(wú)損采收，且采摘期短、人工成本高。重慶市作為全國(guó)重要茶葉產(chǎn)區(qū)，其茶園總面積超100萬(wàn)畝，但山區(qū)地形復(fù)雜、人工季節(jié)性短缺長(zhǎng)期制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“傳統(tǒng)采茶機(jī)只能用于大宗茶，名優(yōu)茶采摘至今依賴(lài)人工，高峰期用工缺口達(dá)30%以上。”朱浩教授坦言。

針對(duì)這一痛點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)歷時(shí)3年攻關(guān)，以“看得清、定得準(zhǔn)、采得好、能回收”四大技術(shù)突破為核心，打造出適配山地茶園的全流程智能解決方案。

在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，機(jī)器人通過(guò)高精度視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，如“火眼金睛”般從枝葉間鎖定目標(biāo)芽頭，配合雙目攝像頭與AI算法，精準(zhǔn)獲取芽葉三維坐標(biāo)；隨后，柔性機(jī)械臂模擬人手采摘?jiǎng)幼鳎院撩准?jí)精度完成芽葉掐取，并通過(guò)風(fēng)力吸附裝置實(shí)現(xiàn)無(wú)損回收。“目前機(jī)器人單芽采摘準(zhǔn)確率達(dá)90%，效率接近2—3年經(jīng)驗(yàn)茶工水平。”朱浩介紹。

為攻克重慶山地茶園的特殊挑戰(zhàn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在技術(shù)細(xì)節(jié)上反復(fù)打磨。一是復(fù)雜環(huán)境“看得清”。基于深度學(xué)習(xí)的圖像識(shí)別模型，可區(qū)分云霧天氣、光照變化下的芽葉狀態(tài)，精準(zhǔn)判斷采摘標(biāo)準(zhǔn)。二是遮擋環(huán)境“定得準(zhǔn)”。融合多傳感器數(shù)據(jù)，采摘點(diǎn)定位誤差控制在±1毫米內(nèi)。三是仿生手“采得好”。機(jī)械臂末端采用柔性?shī)A爪與負(fù)壓吸附雙模設(shè)計(jì)，確保芽葉完整率超95%。四是全鏈閉環(huán)“能回收”。創(chuàng)新風(fēng)力輸送系統(tǒng)，避免芽葉堆積損傷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自主路徑規(guī)劃與連續(xù)作業(yè)。

“機(jī)器換人不是替代茶農(nóng)，而是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化提升產(chǎn)業(yè)附加值。”重慶市農(nóng)科院茶研所副所長(zhǎng)徐澤表示，永川秀芽等名優(yōu)茶對(duì)品控要求嚴(yán)苛，機(jī)器人采摘可保障芽葉勻整度，為后續(xù)加工奠定基礎(chǔ)。

這一成果的背后，是重慶郵電大學(xué)“新工科”與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的深度融合。作為重慶市“3+6+X”農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)集群重點(diǎn)工程，團(tuán)隊(duì)將人工智能、自動(dòng)化技術(shù)與茶葉生產(chǎn)場(chǎng)景深度耦合，“未來(lái)將開(kāi)發(fā)輕量化機(jī)型適配小規(guī)模茶園”。朱浩透露，未來(lái)科研團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)攻關(guān)，進(jìn)一步提升機(jī)器人的作業(yè)效率，推進(jìn)設(shè)備輕量化升級(jí)，在采茶生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人，加快茶產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)。

重慶郵電大學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，一直以來(lái)，重慶郵電大學(xué)始終致力于以科技創(chuàng)新服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，堅(jiān)持立德樹(shù)人，教育科技人才一體推進(jìn)。未來(lái)，該校將持續(xù)推進(jìn)科教融匯、產(chǎn)教融合，以科技創(chuàng)新賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。