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采茶机器

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世界首款采茶机器人采茶“功力”如何?“机器换人”要实现了吗?

目前,我国茶园面积已达339.27万hm² 、茶农6000多万、产茶县超过1000个,其中100多个县以茶产业为支柱产业。但是目前茶产业生产方式和技术水平与农业现代化的推进要求仍存在较大差距,突出问题就是名优茶采摘严重依赖人工,而采摘是整个茶叶生产劳动中作业次数最多、劳动力消耗最大、劳动强度最高的作业任务。

由于大部分年轻人不再愿意从事重复性采摘工作,劳动力价格不断上涨,导致名优茶采摘作业劳动力日益紧缺,严重制约了茶产业的发展,因此通过“机器换人”推行智能化采摘已成为名优茶可持续发展的必然选择,为此从2019年开始,浙江理工大学农业机器人与装备创新团队在国家茶叶产业技术体系、浙江省“领雁”计划项目、浙江省农业“双强”重点突破试点项目和国家自然科学基金项目的支持下,研发世界首款采茶机器人,它们能利用自己的“眼-脑-手-臂-脚”自主识别茶树芽叶并进行采摘,目前已经研发到第六代。

本期就让我们和浙江理工大学农业机器人与装备创新团队的贾江鸣副教授一起深入了解采茶机器人的采茶“功力”到底如何?

采茶机器人的采摘步骤有哪些?

采茶机器人的采茶步骤可以总结为检测、定位和采摘。

第一步为识别,学术上称为检测,即利用人工智能深度学习技术确定采摘目标。

第二步为定位,需要高精度的3D传感器确定采摘目标在空间中的坐标(x,y,z)。此步骤要求较高,如果采摘的位置稍微往上,可能采到的都是碎叶,稍微往下,就会采到老梗。

第三步是采摘,即利用电脑指挥机械臂高速采摘芽叶。

贾江鸣副教授告诉记者,目前机器人没有办法做到和人一样精准定位、精准采摘,因为在自然环境当中,一阵风吹过,就会有几毫米的变动,而目前的采茶机器人没有办法精准地预测自然环境中由风导致的茶叶互相碰撞所带来的误差,因此在采摘过程当中,采茶机器人不可避免会有定位不准的地方。

采茶机器人的定位、识别准确率和采摘成功率如何?

目前,采茶机器人的识别和定位的准确率大概能达到九成。

采摘成功率是一个综合的结果,具体是机械臂定位到茶芽的成功率和能够采到一个非常完整的茶芽的成功率,目前在六成到七成之间。

从目前实验结果来看,全新升级的第六代智能采茶机器人的工作效率比第五代提高了50%,预计一台机器能代替1.5个人工,一天采摘鲜叶可制干茶750 g。

采茶机器人和传统采茶机有什么不同?

传统切割式的采茶机是非选择性的采摘,一般用在红茶、黑茶,以及品质稍低的绿茶中,对采摘的芽叶品质没有过高的要求。

采茶机器人是选择性的采摘,机器人要有“眼睛”能够进行判断,要有“大脑”能够做决定并指挥“手”采摘符合要求的茶树嫩叶,保留其他老叶,与切割式的采茶机有非常大的本质差别。

茶叶智能采摘设备主要面临的难点是什么?

第一个方面是识别。茶树芽叶不像水果蔬菜,形状规则、颜色差别大容易识别,茶树新长的芽叶和老叶的区别很小,嫩梢与背景颜色相近,生长密集,难以进行识别。

第二方面是定位。名优茶因芽叶较小,形状不规则,生长高度不一致等因素,难以进行定位。

第三方面是采茶机器人的采摘速度要求高。一般需要4万个嫩芽才能制作出500 g龙井茶,因此农民要求采茶机器人有更快的采摘速度。

第六代采茶机器人做了哪些改进和提升?

其实,去年研发的第五代智能采茶机器人的采摘质量已经符合中端龙井茶的标准。今年主要围绕提高其采摘效率、降低成本两个方面进行升级。具体是将采茶机器人的机械臂从2个增加到4个,提高采摘效率;把原本固定识别相机减少到1台移动识别相机,通过可移动相机发现更多芽叶并降低成本。

目前这款机器人还处于实验室阶段,浙江理工大学农业机器人与装备创新团队表示,后期将不断创新和研发,同时也希望广大种茶人、制茶人、喝茶人、科研人能建言献策,进一步提高采茶机器人的采摘效率和采摘质量,且降低机器人的成本,使其尽快用于农业生产中。

来源 :中国茶叶

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肯尼亚茶产业面临工作机会流失——机器升级逐步取代更多人工

上图为一群妇女在肯尼亚东非大裂谷的茶叶带中的一个种植园采茶,那里是传统的手工采摘茶叶区。

据说,这种劳动密集型的采摘方法是为了确保该地区生产出优质茶叶,而茶叶是肯尼亚外汇收入最高的产业之一。

现在的肯尼亚茶叶种植业规模是世界第三,仅次于中国和印度。今年1月,肯尼亚法院裁定“工会禁止行业推行采茶机器”失败后,大量的产业工作者面临失业。茶工们担心机器会抢走工作,而茶场老板则表示,机械化将使该行业更有生产力。

46岁的西波拉·昂塞里奥因采摘机而失去了采摘茶叶的工作。

她说,自从当地大东方茶叶加工厂引进设备以来,他们过去工作的大部分田地都被交给机器和拖拉机。她说,现在手工采茶从业者已经失业了。

昂塞里奥是数百名员工中的一员,他们曾经在内罗毕以西270公里的一个茶园工作。

肯尼亚茶工工会代表贾里德·莫马尼表示,失业率可能会继续增加。

“在引进机器之前,光在博美我们就有……5万多员工!而在我们交谈的此刻,我可以告诉你当前的员工人数在5000到7000之间,”莫马尼说。

茶叶带的跨国公司在法庭上辩称,采摘机将有助于将生产成本削减一半以上,使其产品在世界市场上更有竞争力。

不过,工会人士(反对跨国公司的阵营)则表示扩大机械化反而会增加用工成本,在法院裁决前就已经有10000相关工人下岗了。

对于一个依赖茶工收入的地区,诸如琼斯·穆泰等社区领袖说,就业机会损失增加的影响将是可怕的。

他说,“社会不稳定因素增加将成为一个主要问题”。穆泰说,失业青年会把他们的挫折归咎于富人,富人们将承担整个社区的风险和负担。

尽管可能失业,肯尼亚茶农协会的首席执行官阿波罗·凯里说,拥抱机械化是保持该行业活力的唯一途径。

“一台机器,其生产成本比你在一亩土地上使用手动机械要低40%左右。所以你会发现你(能够)平衡你的生产成本,你能够继续经营,你能够保证你在工作中的剩余工人的业务连续性,”凯里说。

协会补充说,机器永远不会完全取代茶园中对人工的需要。

来源:中农促茶产业委员会,信息贵在分享,如涉及版权问题请联系删除

好茶也可机器采摘啦!科技赋能茶产业机械化水平提升

科研人员一按遥控按钮,采茶机器人就开始自动识别茶树上嫩芽,精准伸出机械手,把嫩芽采摘下来并吸入储存盒内。3月15至26日,浙江理工大学农业机械团队在中国农科院茶叶研究所嵊州基地进行名优茶机器人采摘试验。


浙江理工大学农业机械团队专家陈建能教授介绍,这是第三代名优茶采摘机器人,是我省“尖兵”“领雁”项目之一、浙江理工大学主持的“名优茶芽叶智能精准采摘分级关键技术研究及装备研制”的研究成果。


省科技厅按照科技强农、机械强农“双强行动”的整体部署,加大创新资源主动布局力度,推进重点领域“项目、基地、人才、资金”一体化高效配置,聚焦农业机械装备关键核心技术攻关,着力提高农业生产效率和效益。采茶机器人的研发历程充分显示了省科技厅强力支撑农业“双强行动”的成效。据悉,第一代采茶机器人由国家茶叶产业技术体系岗位科学家武传宇带领团队于2019年研发成功。经过第二代采茶机器人的提升,2022年,在省“尖兵”“领雁”项目支持下,陈建能带领团队加快了第三代采茶机器人的技术研发,提高了茶叶嫩芽识别率、定位精度,并对自制的机械臂、末端机械手、茶园行走底盘、主控系统等关键部件进行了茶园实地整机综合试验。


陈建能介绍,以前的采茶机器一般都用“剃头”式的连叶带梗一起割下。因此,昂贵的名优茶尤其是明前茶,一直以来都是依赖有经验的采茶工用手采摘。

第三代采茶机器人运用了深度学习的人工智能卷积神经网络模型,研究人员向系统输入大量的茶树照片,经过处理和分析,机器人通过对大量茶树芽叶图像数据的深度学习,具有茶树嫩芽自动识别的功能。同时,研究人员还给这款机器人安装了厉害的“眼睛”,扫描茶叶使用3D相机实现三维定位,使得采摘机械手能精确对准嫩芽,平均2.5秒就能摘下一颗芽叶。

采摘实验表明:第三代采茶机器人整机在行走过程中实现了自动识别、定位、采摘、收集,验证了现有技术路线的合理性,试验中芽叶识别率达82%、平均采摘速度2.5s/颗、采摘成功率40%。

陈建能表示,随着城镇化发展和劳动力成本不断提高,茶产业的用工矛盾较为突出,因此,“应用机械化、信息化、智能化技术,研发出替代采摘劳动用工机器人,对茶产业的持续健康发展和乡村振兴意义重大。”陈建能介绍,后续科研团队将在采摘成功率、采摘速度、芽叶完整性、茶园立地环境适应性方面持续提高改进,争取尽早实现商品化。


第三代采茶机器人入驻茶园,也是浙江省创新主体联合攻关“卡脖子”核心技术难题的缩影。中茶所嵊州基地里,浙江理工大学主持的这个项目,与中茶所主持的“茶园自走式中耕施肥机”、浙江大学主持的“特色经济植物品质感知与调控装备”两个项目进行了综合示范,协同探索“智能采摘”“智能耕作”和“茶园管控”。“十三五”以来,浙江省通过“尖兵”“领雁”计划及育种专项在茶树领域立项27个,涵盖了茶树育种、高效栽培、病虫害防治、机械研发、产品加工等茶产业全链条。通过一体化设计、学科交叉创新、数字和机械赋能,引领浙江省茶产业高质量发展之路。

来源:厅农村处、省科技宣传教育中心,信息贵在分享,如涉及版权问题请联系删除

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