全球首例高原山地采茶機器人 無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)茶葉采摘識別

該機器人的主控板采用樹莓派和Arduino，驅(qū)動板包括電機控制板和舵機控制板，傳感器為攝像頭，執(zhí)行單元包括電機和大扭力舵機。在采茶過程中，機器人采用PID閉環(huán)控制方法，通過傳感器采集環(huán)境信息并傳遞給樹莓派，判斷是否有一芽兩葉并進行定位。如果沒有一芽兩葉，則驅(qū)動電機再次尋找。如果有一芽兩葉，則傳感器舵機進行定位并向Arduino發(fā)送信號。通過Arduino控制的舵機控制板驅(qū)動機械臂完成采茶，從而實現(xiàn)閉環(huán)控制。教育部科技查新工作站N12在2023年4月3日《基于改進型YOLOv5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的山地自主采茶機器人》科技查新報告結(jié)果顯示，經(jīng)過查新機構(gòu)對查新項目進行國內(nèi)外對比分析，證明該機器人的智能識別程序研究僅見于委托人（王白娟教授）課題組的文獻報道，未見采茶機器人的位移驅(qū)動模塊文獻報道。

該項研發(fā)起始于2020年9月，研發(fā)期間共發(fā)表sci兩篇：“Edge Device Detection of Tea Leaves with One Bud and Two Leaves Based on ShuffleNetv2-YOLOv5-Lite-E”（中科院2區(qū)已在線），“Edge Equipment Based on Modified YoloV4 Detects One Bud and Two Leaves” （中科院4區(qū)已錄用），已授權(quán)實用新型專利1件，授權(quán)軟件著作權(quán)9件，另還申請多件發(fā)明專利。此外，該項研發(fā)獲第八屆云南省互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銅獎。

該機器人由王白娟教授團隊和勐海悅成農(nóng)業(yè)科技有限公司、中茶云南公司和昆明美林科技有限公司合作研發(fā)而成。目前已在云南山區(qū)無網(wǎng)絡(luò)地帶成功實現(xiàn)茶葉鮮葉采摘、鮮葉分級采摘、微光環(huán)境識別等功能。

對于高原山地采茶機器人的下一步開發(fā)，王白娟教授表示，針對云南茶山霧氣較重等實際情況，團隊將會做出改進，以解決惡劣環(huán)境下機器人識別困難的問題；針對機器人工作效率較低的情況，將進一步開發(fā)多機械臂同步采摘功能，真正實現(xiàn)快速高效茶園采摘，盡快實現(xiàn)從研發(fā)到實用的飛躍。（云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 王白娟）