全球首例高原山地采茶机器人问世

北京茶世界资讯：针对云南“山地特性和采茶缺工荒”，王白娟带领团队研发出全球首例高原山地采茶机器人。精准识别茶树鲜叶，“越野”采摘能力优越，助力云南茶香飘向世界。

3月，又到云南西双版纳傣族自治州勐海县悦成贺开基地的春茶采摘季。带有一双履带式的“脚”轻松爬坡、一对智能化探头精准辨茶的“大家伙”，已成为茶农们的新朋友和好帮手。这款由云南农业大学茶学院党委副书记、院长王白娟团队主导研发的全球首例高原山地采茶机器人，不仅能识别出茶树上的一芽两叶，还能在智能化控制系统打造的“大脑”驱动下，通过模仿人体手臂的机械臂精准采下茶叶，实现了云南山区无网络茶区“有网”智能采茶新突破。

茶园中的“智慧农业”

多年来，王白娟深入茶产业研究，长期奔走在茶企和茶农之间调研。她发现云南采茶的特殊性，云南虽是产茶大区，但地形地貌以山地为主、坡度较大，且乔木型古茶树面积大、分布范围广，采茶时，茶农会搭架子爬上高高的树干，风险大、效率低，并且由于采摘茶农的经验制约，采摘质量参差不齐。与此同时，随着社会平均工资水平不断提高和老龄化问题的到来，采茶季用工荒问题日益凸显，不少茶山出现弃采。“国内已有团队研制出平原采摘机器人，但其并不适用于云南的特殊地理环境。”王白娟认为，研发适合本地茶业的智能机械势在必行。

采茶机器人在高原山地工作。

针对“山地特性和采茶缺工荒”这一现象，王白娟开始深入思考，提出了一个大胆的想法：是否可以研发一款专门适用于高原山地茶叶采摘的机器人，集辨、采、捡功能于一体？

随后，王白娟迅速组织团队成员，探讨研发方案并评估其可行性。幸运的是，得到了云南农业大学校领导及智慧农业团队的大力支持，集结了茶学院、大数据学院、机电学院等多个学院及美林科技的专业人才，共同投入这一项目中。

为了深入了解云南省茶园的实际需求，王白娟和团队深入各主要产茶地区进行实地调研，观察现有采茶机械的工作流程。经过无数次的试验与模拟，团队最终确定了采茶机器人的底盘设计、智能化控制系统（含识别算法）和机械臂的配置方案。

“精采”机器人问世

记者了解到，在采茶机器人研发过程中，团队遇到了不少挑战，比如如何确保机器人精准识别相应级别的茶树鲜叶？如何让机器人适应茶树种植不规范、适采鲜叶方位角度多变、乔木型茶树比较高大等因素？精准采摘且不破坏其他枝杈？如何使机器人全方位、无死角驱动运行？……

王白娟清晰地记得，当团队第一次将机器人带到云南省西双版纳傣族自治州勐海县悦成贺开基地测试时，茶农惊讶和兴奋的表情。“很多人拿出手机拍照，也有人在机器人操作失误时‘嘲笑’其太笨重了。”但在场的一位老茶农非常理解地说：“这不是才第一次测试吗？谁家的孩子才学走路没摔过跤？”这句话深深地打动了王白娟，她回去后鼓足干劲儿，带领团队进行了大量实验和测试，不断调整和改进机器人的算法和结构。特别是花了很长时间优化机器人的视觉系统，以确保精确识别茶叶的颜色、形状和大小，对机器人的驱动模式、机械臂的设计也做了不少优化。

采茶机器人运用机械臂采茶

在多次测试中，王白娟注重聚焦大多数茶农的“痛点”“堵点”，将其作为主攻方向一一改进，抛去“笨重感”，提炼“精采度”。慢慢地，王白娟感受到茶农们的“嘲笑”少了，肯定、赞赏的目光多了。不少茶农还亲切地称呼机器人为“采茶小助手”，忍不住邀请机器人去自家茶园“露一手”。

2022年11月，由王白娟团队研发的第一代高原山地采茶机器人成功问世。这款机器人配备了履带式底盘，能在50度的斜坡上稳定运行，其“脑手脚”技术基于改进型神经网络智能识别技术，配备有叠态机械手、镜像扩展能源机构和克里斯蒂悬挂履带底盘等智能设备，可以进行深度学习，让其在茶山复杂环境中自由活动和模拟演练，并完成270度球面范围内的采摘作业。

随后，团队将机器人带到普洱、西双版纳等山地茶园进行实地测试。在不断地调试与优化中，机器人的采摘效率和准确性得到了显著提升。

目前，这款高原山地采茶机器人已在云南山区无网络地带成功实现茶叶鲜叶采摘。“不仅仅是代替人工采摘，智能辨茶也很关键。”王白娟介绍，高原山地采茶机器人具备鲜叶分级采摘、微光环境识别等功能，做到了一芽两叶精准识别和智能化采摘，大大实现降本增效。

同时，山地采茶机器人的“越野”采摘能力优越，团队设计出既能够应对云南复杂的地形和环境挑战，又能保护机器在人工采摘过程中避免损坏的特殊功能。目前，采茶机器人的相关研究已在核心期刊发表，获授权专利和软著十项。

在王白娟的眼中，机器人不仅仅是冷冰冰的机器，更是将她心中那份对茶叶、对大自然的热爱与敬畏具象化。她告诉记者：“每一片茶叶都是大自然的馈赠，希望不久的将来‘采茶小助手’能成为‘采茶主力军’，助力有‘科技味’的云南茶香飘向全世界。”

打造采茶产业的“云南模式”

随着大数据、人工智能等新兴技术的快速发展，云南茶业正面临转型升级，向数字产业、智能产业迈进。

目前，王白娟正在带领团队加紧进行二代高原山地采茶机器人的研发，更换更加精准和稳定的机械臂和夹抓，多臂协同，研发自主导航稳定行走技术，加强微光识别。“希望二代机器人能够助力春茶忙时季节的夜晚连续采摘作业，大大提高采摘生产效率，实现24小时工作。”王白娟说。

机器人成功应用落地是科技研发者的最大愿景，王白娟希望，采茶机器人技术未来可以产业化，并广泛推广给茶农和茶企。“茶农既可以购买也可以租赁，确保这款采茶机器人既能出现在现代生态茶园，也能在云南特色的茶林中自由穿梭。”

王白娟深知，智慧农业新模式一旦规模化成功落地，其可复制性和易用性将快速提升，她希望采茶机器人可以打造出“云南模式”，推动茶产业向数字化和智能化方向转型，从而提升全国茶产业在大数据和智能化应用方面的影响力。