科技日報記者 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，一臺搭載人工智能技術(shù)的采茶機器人正穿梭于茶樹間。機械臂輕巧擺動，伴隨“咔嗒”一聲輕響，一片符合名優(yōu)茶標準的芽頭已被精準采下，隨即通過風力吸取裝置回收至儲茶倉。

這是由重慶郵電大學自動化學院朱浩教授團隊與重慶市農(nóng)科院茶研所聯(lián)合研發(fā)的重慶首款“山地名優(yōu)茶智能采摘機器人”，正在永川區(qū)科研試驗基地進行技術(shù)驗證。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”、推動鄉(xiāng)村振興提供了科技新動能。

名優(yōu)茶智能采摘素有農(nóng)業(yè)機械化“珠穆朗瑪峰”之稱。芽葉需按“一芽一葉”或“一芽二葉”標準無損采收，且采摘期短、人工成本高。重慶市作為全國重要茶葉產(chǎn)區(qū)，其茶園總面積超100萬畝，但山區(qū)地形復雜、人工季節(jié)性短缺長期制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“傳統(tǒng)采茶機只能用于大宗茶，名優(yōu)茶采摘至今依賴人工，高峰期用工缺口達30%以上。”朱浩教授坦言。

針對這一痛點，團隊歷時3年攻關(guān)，以“看得清、定得準、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。

在試驗現(xiàn)場，機器人通過高精度視覺識別系統(tǒng)，如“火眼金睛”般從枝葉間鎖定目標芽頭，配合雙目攝像頭與AI算法，精準獲取芽葉三維坐標；隨后，柔性機械臂模擬人手采摘動作，以毫米級精度完成芽葉掐取，并通過風力吸附裝置實現(xiàn)無損回收。“目前機器人單芽采摘準確率達90%，效率接近2—3年經(jīng)驗茶工水平。”朱浩介紹。

為攻克重慶山地茶園的特殊挑戰(zhàn)，研發(fā)團隊在技術(shù)細節(jié)上反復打磨。一是復雜環(huán)境“看得清”。基于深度學習的圖像識別模型，可區(qū)分云霧天氣、光照變化下的芽葉狀態(tài)，精準判斷采摘標準。二是遮擋環(huán)境“定得準”。融合多傳感器數(shù)據(jù)，采摘點定位誤差控制在±1毫米內(nèi)。三是仿生手“采得好”。機械臂末端采用柔性夾爪與負壓吸附雙模設計，確保芽葉完整率超95%。四是全鏈閉環(huán)“能回收”。創(chuàng)新風力輸送系統(tǒng)，避免芽葉堆積損傷，同時實現(xiàn)自主路徑規(guī)劃與連續(xù)作業(yè)。

“機器換人不是替代茶農(nóng)，而是通過標準化、智能化提升產(chǎn)業(yè)附加值。”重慶市農(nóng)科院茶研所副所長徐澤表示，永川秀芽等名優(yōu)茶對品控要求嚴苛，機器人采摘可保障芽葉勻整度，為后續(xù)加工奠定基礎。

這一成果的背后，是重慶郵電大學“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)集群重點工程，團隊將人工智能、自動化技術(shù)與茶葉生產(chǎn)場景深度耦合，“未來將開發(fā)輕量化機型適配小規(guī)模茶園”。朱浩透露，未來科研團隊將繼續(xù)攻關(guān)，進一步提升機器人的作業(yè)效率，推進設備輕量化升級，在采茶生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)機器換人，加快茶產(chǎn)業(yè)智能化升級。

重慶郵電大學相關(guān)負責人表示，一直以來，重慶郵電大學始終致力于以科技創(chuàng)新服務地方經(jīng)濟社會發(fā)展，堅持立德樹人，教育科技人才一體推進。未來，該校將持續(xù)推進科教融匯、產(chǎn)教融合，以科技創(chuàng)新賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。