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      全球首例高原山地采茶機器人問世

      來源:www.4988278.cc   時間:2024-03-26 16:35   點擊:156   編輯:niming   手機版

      北京茶世界資訊:針對云南“山地特性和采茶缺工荒”,王白娟帶領團隊研發出全球首例高原山地采茶機器人。精準識別茶樹鮮葉,“越野”采摘能力優越,助力云南茶香飄向世界。

      3月,又到云南西雙版納傣族自治州勐??h悅成賀開基地的春茶采摘季。帶有一雙履帶式的“腳”輕松爬坡、一對智能化探頭精準辨茶的“大家伙”,已成為茶農們的新朋友和好幫手。這款由云南農業大學茶學院黨委副書記、院長王白娟團隊主導研發的全球首例高原山地采茶機器人,不僅能識別出茶樹上的一芽兩葉,還能在智能化控制系統打造的“大腦”驅動下,通過模仿人體手臂的機械臂精準采下茶葉,實現了云南山區無網絡茶區“有網”智能采茶新突破。

      茶園中的“智慧農業”

      多年來,王白娟深入茶產業研究,長期奔走在茶企和茶農之間調研。她發現云南采茶的特殊性,云南雖是產茶大區,但地形地貌以山地為主、坡度較大,且喬木型古茶樹面積大、分布范圍廣,采茶時,茶農會搭架子爬上高高的樹干,風險大、效率低,并且由于采摘茶農的經驗制約,采摘質量參差不齊。與此同時,隨著社會平均工資水平不斷提高和老齡化問題的到來,采茶季用工荒問題日益凸顯,不少茶山出現棄采?!皣鴥纫延袌F隊研制出平原采摘機器人,但其并不適用于云南的特殊地理環境?!蓖醢拙暾J為,研發適合本地茶業的智能機械勢在必行。

      全球首例高原山地采茶機器人問世

      采茶機器人在高原山地工作。

      針對“山地特性和采茶缺工荒”這一現象,王白娟開始深入思考,提出了一個大膽的想法:是否可以研發一款專門適用于高原山地茶葉采摘的機器人,集辨、采、撿功能于一體?

      隨后,王白娟迅速組織團隊成員,探討研發方案并評估其可行性。幸運的是,得到了云南農業大學校領導及智慧農業團隊的大力支持,集結了茶學院、大數據學院、機電學院等多個學院及美林科技的專業人才,共同投入這一項目中。

      為了深入了解云南省茶園的實際需求,王白娟和團隊深入各主要產茶地區進行實地調研,觀察現有采茶機械的工作流程。經過無數次的試驗與模擬,團隊最終確定了采茶機器人的底盤設計、智能化控制系統(含識別算法)和機械臂的配置方案。

      “精采”機器人問世

      記者了解到,在采茶機器人研發過程中,團隊遇到了不少挑戰,比如如何確保機器人精準識別相應級別的茶樹鮮葉?如何讓機器人適應茶樹種植不規范、適采鮮葉方位角度多變、喬木型茶樹比較高大等因素?精準采摘且不破壞其他枝杈?如何使機器人全方位、無死角驅動運行?……

      王白娟清晰地記得,當團隊第一次將機器人帶到云南省西雙版納傣族自治州勐??h悅成賀開基地測試時,茶農驚訝和興奮的表情?!昂芏嗳四贸鍪謾C拍照,也有人在機器人操作失誤時‘嘲笑’其太笨重了?!钡趫龅囊晃焕喜柁r非常理解地說:“這不是才第一次測試嗎?誰家的孩子才學走路沒摔過跤?”這句話深深地打動了王白娟,她回去后鼓足干勁兒,帶領團隊進行了大量實驗和測試,不斷調整和改進機器人的算法和結構。特別是花了很長時間優化機器人的視覺系統,以確保精確識別茶葉的顏色、形狀和大小,對機器人的驅動模式、機械臂的設計也做了不少優化。

      采茶機器人運用機械臂采茶

      在多次測試中,王白娟注重聚焦大多數茶農的“痛點”“堵點”,將其作為主攻方向一一改進,拋去“笨重感”,提煉“精采度”。慢慢地,王白娟感受到茶農們的“嘲笑”少了,肯定、贊賞的目光多了。不少茶農還親切地稱呼機器人為“采茶小助手”,忍不住邀請機器人去自家茶園“露一手”。

      全球首例高原山地采茶機器人問世

      2022年11月,由王白娟團隊研發的第一代高原山地采茶機器人成功問世。這款機器人配備了履帶式底盤,能在50度的斜坡上穩定運行,其“腦手腳”技術基于改進型神經網絡智能識別技術,配備有疊態機械手、鏡像擴展能源機構和克里斯蒂懸掛履帶底盤等智能設備,可以進行深度學習,讓其在茶山復雜環境中自由活動和模擬演練,并完成270度球面范圍內的采摘作業。

      隨后,團隊將機器人帶到普洱、西雙版納等山地茶園進行實地測試。在不斷地調試與優化中,機器人的采摘效率和準確性得到了顯著提升。

      目前,這款高原山地采茶機器人已在云南山區無網絡地帶成功實現茶葉鮮葉采摘?!安粌H僅是代替人工采摘,智能辨茶也很關鍵?!蓖醢拙杲榻B,高原山地采茶機器人具備鮮葉分級采摘、微光環境識別等功能,做到了一芽兩葉精準識別和智能化采摘,大大實現降本增效。

      同時,山地采茶機器人的“越野”采摘能力優越,團隊設計出既能夠應對云南復雜的地形和環境挑戰,又能保護機器在人工采摘過程中避免損壞的特殊功能。目前,采茶機器人的相關研究已在核心期刊發表,獲授權專利和軟著十項。

      在王白娟的眼中,機器人不僅僅是冷冰冰的機器,更是將她心中那份對茶葉、對大自然的熱愛與敬畏具象化。她告訴記者:“每一片茶葉都是大自然的饋贈,希望不久的將來‘采茶小助手’能成為‘采茶主力軍’,助力有‘科技味’的云南茶香飄向全世界?!?/p>

      打造采茶產業的“云南模式”

      隨著大數據、人工智能等新興技術的快速發展,云南茶業正面臨轉型升級,向數字產業、智能產業邁進。

      目前,王白娟正在帶領團隊加緊進行二代高原山地采茶機器人的研發,更換更加精準和穩定的機械臂和夾抓,多臂協同,研發自主導航穩定行走技術,加強微光識別?!跋M鷻C器人能夠助力春茶忙時季節的夜晚連續采摘作業,大大提高采摘生產效率,實現24小時工作?!蓖醢拙暾f。

      機器人成功應用落地是科技研發者的最大愿景,王白娟希望,采茶機器人技術未來可以產業化,并廣泛推廣給茶農和茶企?!安柁r既可以購買也可以租賃,確保這款采茶機器人既能出現在現代生態茶園,也能在云南特色的茶林中自由穿梭?!?/p>

      王白娟深知,智慧農業新模式一旦規?;晒β涞?,其可復制性和易用性將快速提升,她希望采茶機器人可以打造出“云南模式”,推動茶產業向數字化和智能化方向轉型,從而提升全國茶產業在大數據和智能化應用方面的影響力。

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