分体刀具式名优茶采摘末端执行器设计与试验优化

针对名优茶机械化采摘过程中侧芽无法采摘的问题,根据顶芽、侧芽及茶梗的相关参数并结合茶园环境设计了一种末端执行器,利用分体式刀具的刀齿弯曲变形适应茶梗的干扰从而采摘侧芽。通过有限元仿真刀具切割侧芽得到采摘成功率的影响因素为刀齿宽度、刀齿长度及刀具厚度;采用三因素三水平的中心组合设计与响应面分析法研究各因素对采摘成功率的交互影响;以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,确定各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为:刀齿长度、刀齿宽度、刀具厚度。以采摘成功率为目标对各试验因素进行优化,得到优化后的刀齿宽度、刀具厚度、刀齿长度分别为2.6、0.9、20.0 mm。采用优化后的参数进行茶园采摘试验,结果表明,末端执行器能够有效完成茶叶采摘工作,顶芽、侧芽采摘成功率分别为93%、63%,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。

名优茶采摘机器人收获试验

研制新一代履带式名优茶采摘机器人并以其为试验对象,在田间进行龙井茶采摘试验,对其检测、定位、末端采摘的精度以及各环节耗时进行试验评估。结果表明,所研制的名优茶采摘机器人检测成功率为88.54%,定位成功率为84.07%,末端采摘成功率为87.22%,整机采摘成功率为61.30%,所采茶叶可满足中端龙井茶要求。单芽采摘时间约1.51 s,1 h可采摘2000多个,基本实现一台机器替代一个工人的采摘效率。

基于提采动作的便携式名优茶鲜叶采摘机

为缓解以龙井为代表的名优茶鲜叶采摘完全依赖人工的现状,提出一种基于鲜叶-老叶物理特性差异的鲜叶采摘方法,通过纯机械的弹性结构和柔性采摘单元实现鲜叶的自动化采摘。首先对鲜叶-老叶在生长高度、表观形态和茶叶茎断裂强度等物理特性差异进行研究,作为采摘机结构和拉拔力参数设计的主要依据;在此基础上,受茶农手工采摘鲜叶时的“提采”动作启发,提出基于鲜叶上下表面摩擦力差异的鲜叶采摘机构,并对其进行采摘过程的动力学仿真分析;依据仿真结果,分别采用硅胶和特氟龙膜作为与鲜叶上下表面接触的柔性材料,结合动底板弹性结构、提供可调的拉拔力以避免采摘过程中鲜叶受损。茶园试验结果表明,当采摘力设置为3.0 N时采摘效果较好,鲜叶茎断裂位置取决于鲜叶茎断裂强度最小的位置,与人手工采摘时的断裂位置一致,鲜叶采净率约40%,老叶误采率约7%,茶叶损伤率约5%,采摘效率约1.44 kg·h^(-1)(相当于3个熟练采茶工)。该研究结果可为鲜叶的全自动机器采摘提供技术积累。

名优茶智能化采摘关键技术研究进展

茶叶生产作为劳动密集型产业急需标准化和机械化,无论是大宗茶还是名优茶,都需要实现机械化采摘才能满足日益增长的生产需求。随着计算机视觉、人工智能、自动控制等新技术的发展,智能农机被应用到农业生产的各个方面。综合分析我国名优茶智能化采摘关键技术研究方面的最新进展,重点从嫩芽图像分割技术研究、嫩芽识别及采摘点定位技术研究方面进行介绍,指出目前研究存在分割算法鲁棒性差、识别定位精度低、机艺不融合等问题,提出通过改进算法、技术创新、宜机改良等方法提高采摘精度,旨在为实现名优茶智能化采摘提供理论参考。

基于力矩控制的名优茶柔性采摘末端设计

茶叶是我国重要的农产品之一,我国茶叶种植面积达到1.5亿亩,产量达到4700万吨,占世界总产量的60%以上。中国茶叶已成为我国农业增效、农民增收的重要支柱产业。当下主流采摘方式普遍为农民手工采茶,该方法存在费时,成本高,难以做到及时采摘等问题。其中嫩梢采摘是采摘过程最耗时的部分,耗费的时间约占到茶叶总生产时间的50%,由于采摘标准高,无法大面积地使用机械采茶。为此提出了一种基于力矩控制的名优茶柔性采摘末端设计方案。该设计方案采用柔性采摘末端,设计一种2自由度关节型名优茶采摘机械手爪,将绳驱技术应用于机械手爪的控制和运动,并结合力矩控制算法实现精确采摘。初步实验结果表明,该设计方案能够稳定可靠地实现茶叶的柔性采摘,具有较好的发展前景。

螺纹管吸附式名优茶采收器设计与试验

针对名优茶选择性采摘时,因茶叶附壁导致收集成功率低的问题,根据一芽二叶的物理参数设计了一种螺纹管吸附式茶叶采收器。通过预试验得到了影响茶叶收集成功率的因素:负压、螺纹线数和螺纹导程的参数范围;采用Fluent仿真和Box-Behnken响应面分析法,研究各因素对茶叶收集成功率的影响。试验结果表明:3个因素改变管内近壁面处的空气切向速度;各因素对收集成功率的影响显著性主次排序为:负压、螺纹导程、螺纹线数;以茶叶收集成功率为优化目标对各参数进行优化并对优化后的参数取整,得到参数为:负压H=120 Pa、螺纹线数N=9、螺纹导程S=95 mm。以优化后的参数进行吸附式收集试验,结果表明收集成功率为98%,即优化后收集成功率相较于优化前提高26个百分点,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。

名优茶采摘机器人关键技术研究

目前我国仍采用传统的人工方式采摘名优茶,实现名优茶机械化、智能化、高效率采摘成为当前一个研究热点。从名优茶嫩芽的识别和定位、机械臂的设计、末端执行器的设计等方面,介绍国内外名优茶采摘机器人的研究进展、特点,指出当前采茶机器人存在识别定位较差、采摘速度较慢等问题。研发具有普适性和通用性的嫩芽识别定位算法、高效的采摘机械臂及其控制系统、具有保护性的柔性末端执行器都是未来名优茶采摘机器人需要解决的关键问题。

机采名优茶识别研究与试验——基于近红外光谱技术

机械化采茶过程中,采摘到的碎叶、名优茶鲜叶以及能够加工成大宗茶的带叶枝条和完整单叶混杂在一起,影响了名优茶鲜叶的进一步加工。为此,将机采茶鲜叶作为试验样本进行研究,基于近红外光谱技术和机器学习方法,对名优茶和大宗茶鲜叶样本中的单个完整叶片样本进行分类识别并得出结果。在事先去除带叶枝条、碎叶和单芽之后,通过搭建试验台的方式采集到两类样本的光谱数据,采用标准正态变量变换结合多元散射校正预处理后,使用保留20个主成分的PCA方法进行降维,使用线性判别和支持向量机算法建立分类模型,得到两类样本的识别情况。试验结果表明:两种算法均可识别出名优茶样本,且使用线性判别算法构建的分类模型识别效果最佳,在样本数200、300、400下的识别准确率分别达到98.5%、96.67%和96%。此研究提取的分类模型,可以为实际加工中的名优茶机械化采摘和识别提供技术参考。

基于YOLOv5算法的名优茶采摘机器人

【目的】在整个名优茶制造流程中,名优茶原材料的采摘往往需要耗费大量的人工,并且在采摘过程中极易损坏原本不需要采摘的茶叶。名优茶采摘技术急需迭代更新,需要设计效率更高、成本更低的采摘装置。【方法】课题组设计了一款基于YOLOv5算法的名优茶智能采摘机器人,主要包括数据获取单元、服务器、控制单元、电机驱动器等部分。首先,通过数据获取单元获取设定区域的名优茶及其三维坐标,并将其上传至服务器;其次,服务器通过图像识别算法识别图像内是否为可采摘的名优茶,再将位置信息转换为坐标信息并上传至控制单元;再次,控制单元将坐标信息转换为PWM信号,并传给电机驱动器;最后,根据PWM信号控制滑台向多轴进行移动,并在信号指示位置控制机械手进行名优茶的采摘和收集。【结果与结论】(1)该名优茶智能采摘机器人能显著提高名优茶采摘的效率;(2)通过YOLOv5算法进行图像识别,提高了名优茶采摘的准确度;(3)使用服务器进行图像识别和数据处理的方式,降低了单个设备的价格,有利于推广;(4)通过服务器进行复杂数据处理的方式可以配备大量操作设备,适合大规模采摘,缩短大面积采摘的时间;(5)通过路径规划和红外感应的方式,可以降低对不能采摘的名优茶的损坏。

全新元素提升“新昌名优茶”——大佛龙井、天姥红、天姥云雾三大品牌LOGO注册成功

近日,新昌县天姥系列名茶“天姥红”“天姥云雾”公用品牌LOGO注册成功。这是新昌县名茶协会继2021年“大佛龙井”品牌LOGO注册成功后,对天姥茶系列品牌LOGO的注册。新昌以“茶叶强县”政策为依托,坚持“三三转化”的发展思路,即“三方协同”“三茶统筹”“三化赋能”。

面向市场经济 发展机制名优茶

面向市场经济发展机制名优茶陆德彪，毛祖法（浙江省农业厅，杭州３１０００４）近年来，我国名优茶生产发展异常迅速，产销两旺。据有关部门统计，１９９３年全国名优茶产量已达３．６万吨，产值１０．４亿元，分别占茶叶总产量的６％和总产值的２７％。浙江省自７０年代...

积极稳妥地开发安徽省名优茶

积极稳妥地开发安徽省名优茶秦大东，杨庆（安徽省农业厅，合肥２３０００１）安徽省是全国重点产茶省份之一，尤以茶叶品质优异而著称，早在汉末晋初就有“庐江好”、“宣城人入山采”等记载，“黄山毛峰”、“太平猴魁”、“霍山黄芽”、“祁红”、“屯绿”等名优茶闻名...

茶树新梢节间与展叶角度生长变化及对名优茶机采的影响

以浙农113、龙井43、浙农139盆栽茶树为试验材料,研究新梢生育过程中的节间和展叶角度变化.结果表明,不同品种节间生长变化与新梢生长一样,遵循慢-快-慢"的S"型生育规律.3品种中,浙农139节间最长,龙井43节间较短.春季,鱼叶展后12 d节间生长量仅为最长生长量的50%左右,此时进行机采,破碎率高;18 d时,鲜叶原料不符合名优茶生产要求;鱼叶展后15 d,节间长度和展叶角度已达适合机采状态,此时机采可有效控制破碎率的增加.适当增施肥料,能增加节间生长长度,有利于机采.

福建名优茶开发情况与今后发展设想

福建名优茶研制历史悠久,源于唐前。福建有史来名优茶生产花色品种多,享誉于中内外。唐、宋、元、明、清等朝代所生产名优茶大多列为贡品。唐代的武夷山“晚甘侯”,建州“蜡面茶”,福州“方山露芽”;宋代的“武夷龙团”;明代的“探春”、“先春”、“次春”、“紫笋”;清代的“武夷岩茶”,安溪“铁观音”,福鼎“白毫银针”

名优茶机采适期的研究

根据名优茶生产对鲜叶原料的要求,以一芽一、二叶及其对夹叶为标准芽叶,研究三个采摘时期机采鲜叶的机械组成变化规律。结果表明,标准芽叶达84.9%～75.0%(采摘期二)时机采,可以获得较高比率的名优茶原料,为机采适期。本试验条件下,按采摘期二标准进行名优茶机采,春茶机采间隔期约20 d。按鱼叶开展时间确定机采间隔期,春季鱼叶展后15d,秋季鱼叶展后12d为机采适期。杭州茶区春季平均展叶间隔期为5.4d/叶,秋季为4.2d/叶。适当调整机采时间,可获相应的名优茶生产原料要求。

我国名优茶发展现状与趋势

通过对1994~2011年连续九届3948只＂中茶杯＂名优茶评比茶样数据分析,结果表明,我国六大茶类名优茶均呈现发展态势,绿茶是发展的主茶类,乌龙茶、黑茶稳步增长,红茶、白茶和黄茶呈恢复性增长。四大茶区中,江南茶区获奖率最高,发展势头强劲;浙江名优茶产业引领我国名优茶发展,江苏名优茶总体质量位居全国前列,山东显现强烈的市场竞争意识,福建、四川、湖北、贵州、广东和安徽等省也占重要地位。无性系品种茶样比例不断提高,福鼎大白茶、白叶一号、福鼎大毫茶、龙井系列品种等是主要无性系良种。名优茶质量不断提高,但外形同类化趋势明显;卫生安全状况良好,有机茶发展较快;名优茶机制率、按标准生产率和商标持有率等逐年提高到比较高的水平。

中国名优茶消费需求调查分析

通过名优茶Camellia sinensis消费需求和消费行为的问卷调查分析,发现被调查者首先关注的是名优茶内在品质和安全,其次是知名度和价格;不同用途的名优茶,消费者的价格承受力不同,商务礼品茶要高于自用;约62.7%和72.6%消费者对名优茶的早和嫩持无所谓态度;40.7%消费者认为群体品种或无性系品种制名优茶各有特色,不过偏爱无性系的比例远高于群体品种;有65.5%消费者喜欢手工制作或手工结合机制名优茶,只有10.0%消费者喜欢纯机制茶;对无公害、绿色和有机等三大认证,以及质量安全（QS）认证的认可程度分别达91.0%和85.0%;77.4%和76.1%的消费者会注重名优茶的品牌和专用包装,比较喜欢的包装单位是50 g和2~3 g。名优茶生产者与消费者对名优茶的手工与机制、早与嫩认识方面存在较大差异,应引起高度重视,以保证名优茶产业健康稳定发展。

名优茶氨基酸含量变化规律及其影响因素研究

本文对不同茶树品种、不同鲜叶摊放程度、不同加工艺、不同名优茶形状对名优茶氨基酸含量的影响以及加工过程中氨基酸含量的动态变化进行了系统研究。结果表明,不同茶树品种鲜叶氨基酸含量差异较大,高低可达1.5倍至20几倍;鲜叶适度摊放,能有效地提高茶叶中氨基酸的含量,鲜叶摊放至含水量约70%时,其氨基酸含量最高,但摊放过度,其含量又会下降;与炒青和烘青工艺比较,半烘炒工艺的成茶中的多数游离氨基酸含量较高,炒青工艺次之;不同形状对名茶氨基酸含量有较大影响,由相同原料加工成的扁形或毛峰形名茶其氨基酸含量较高,其次是卷曲形和针形名茶;在名茶加工过程中,氨基酸含量有一定的增加趋势,干茶氨基酸含量比鲜叶增加0.06%,这对名茶良好香味的形成有利。

不同揉捻方式对绿针名优茶品质的影响

比较了冷揉、余热揉、热揉３种揉捻方式对绿针名优茶品质的影响。结果表明，热揉处理的茶叶外观品质和茶多酚等４种成分均较其余２种揉捻处理的茶叶为优，这说明热揉是较为理想的揉捻方式。结合试验结果，作者还对余热揉和热揉的含义作了讨论。

几种名优茶的滋味化学研究

[目的]分析各理化成分与茶汤滋味因子浓度、鲜度、厚度的关系。[方法]通过测定几种名优绿茶的理化成分,结合感官审评结果,考察了水浸出物、氨基酸、可溶性糖、茶多酚、可溶性果胶等化学成分对几种名优茶滋味的影响。[结果]水浸出物含量对茶汤浓度高低有较大的贡献;氨基酸含量高,鲜度的表现越明显,而可溶性糖、茶多酚含量越高,鲜度表现越不明显;厚度受多种呈味成分的综合作用,其中可溶性果胶对厚度的影响较大。[结论]得到了各化学成分与茶汤滋味(浓度、鲜度、厚度)的关系,为茶叶品质的判断提供了一定的依据。