春天的畫筆沾上青翠的墨汁，在杭州市西湖區的茶山上“潑”出了一片盎然。眼下正是春茶采摘最忙碌的時節，在西湖龍井原產地一級保護區，一位新來的“采茶小工”正穿梭于茶園間，擺動機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農業機器人與裝備創新團隊研發的第五代智能采摘機器人。

　　為什么要研發這臺機器？

　　眾所周知，傳統的茶葉采摘基本靠人工完成。名優茶、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。為了幫助茶農提升產量、增加收入，國家茶葉產業技術體系崗位科學家、浙江理工大學教授武傳宇從2019年開始就帶領團隊不斷嘗試、改進，最終研發出了可自主識別茶樹芽葉的采茶機器人。

　　與此同時，該采茶機器人也是浙江省農業“雙強”重點突破試點項目和“領雁”研發攻關計劃項目的研究成果。

　　采茶機器人是怎么工作的？

　　首先，它有一個聰明好學的腦袋。相比采茶工憑經驗識別芽葉和老葉，采茶機器人靠的是人工智能（AI）——它里面有一套叫做“深度卷積神經網絡”的識別模型，通過對大量茶樹芽葉圖像數據的學習，可以自動識別茶樹芽葉。“前期我們會向采茶機器人系統輸入大量的茶樹芽葉照片，通過處理和分析，采茶機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，機器人的知識庫就越豐富，學起來也越扎實，對芽葉識別的準確率也就越高。”團隊識別組成員桂江生副教授說。

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

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

　　“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，所以對機械臂的操作精準度要求非常高，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。”團隊成員賈江鳴副教授介紹。

　　從第一代到第五代，團隊針對人工智能深度學習、深度相機定位、機器人機械臂等在技術上進行了不斷研發與測試，突破了一個個難點。

　　比如，相較于前幾代，第五代智能采茶機器人擁有了兩只機械臂，大大提高了采摘效率。團隊機械組成員李亞濤博士介紹，第五代智能采茶機器人大約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，還能適應緩坡地面，實現了茶園全地形的覆蓋。此外，機器人上面還新加了六塊太陽能板，可以做到自動供電。

　　經過測試，第五代智能采茶機器人的識別準確率已經達到86%，采茶成功率在60%以上。“我們機器人采摘的茶葉已經得到中國農業科學院茶葉研究所專家的認可，采摘的茶葉已經可以做中高端龍井茶葉了。”賈江鳴說。

　　據了解，目前這款機器人還處于實驗室階段。團隊黨支部書記陳建能教授表示，接下來，浙江理工大學農業機器人與裝備創新團隊還將繼續深入研發，進一步提高采摘效率和質量，預計在多臂操作的情況下，未來1臺機器有望可以替代3至5個工人。