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機器人成採茶幫手 自主轉彎省勞力
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第1734期
機器人成採茶幫手 自主轉彎省勞力
焦點
2020-10-28
【記者詹和臻綜合報導】現有茶葉採收方式為手工採摘以及機械採摘,皆需人力資源。國立臺灣大學機器人與醫療機電實驗室耗時一年,研發「協作式智慧載具應用於茶葉採收」,為一種茶葉採收機器人,能夠在茶道末端自主轉彎,並且節省勞動力,希望解決茶產業勞力短缺的窘境。而此作品於17日在「台灣國際農業機械暨資材展」展出。 「協作式智慧載具應用於茶葉採收」可由單人操作,減少一半的勞力,解決茶產業勞力短缺的問題。 圖/臺大機器人與醫療機電實驗室提供傳統機械採收方式為兩名茶農共同將一機械刀具扛起至茶樹上方,面對面同步橫向移動,以進行採收。而採茶機器人裝設深度相機,能夠偵測茶道對面農民的姿態與距離,使機器保持與人等速,並且適時等待茶農,「簡單來說是取代一個人,來模擬另外一個茶農。」臺大生物機電工程學系畢業生賴暘倫解釋,採茶機器人還能使用光學雷達掃描道路周圍環境,以避開障礙物,讓茶農不必費神留意機器狀況。 採茶機器人操作方式為一個人面對機器站在對向茶道,另一個人站在後面拉著袋子,讓茶葉順利吹進袋子裡。 圖/臺大機器人與醫療機電實驗室提供上述傳統雙人採茶機,通常是由師傅與學徒搭配,面對面手持機械刀具採收茶葉,師傅施力約需6公斤重,並由此端負責調整機器功能,學徒施力則約需9公斤重。而團隊研發的採茶機器人能取代學徒人力,同時讓師傅端的施力減輕至不到1公斤重。賴暘倫表示,曾有茶農回饋,學徒端只是承受刀具大部分重量的位置,「因此是人類或是機器人根本不重要。」 團隊研發的「協作式智慧載具」在茶道之間行走,搭配不同的刀具,可以採收不同農作物,目前可應用於茶葉以及仙草。 圖/臺大機器人與醫療機電實驗室提供此外,臺大生物機電工程學系畢業生陳柏綸說明,由於在採茶途中需轉彎變換茶道,過去的農業機器人都使用引擎動力轉彎,而團隊改為使用電動馬達,可減少排放廢氣,未來更可望用在採收溫室作物,並且能套用許多機器人演算法,以利應用於其他農作物。不過,因馬達的扭力遠低於引擎,機器人轉彎時若迴轉半徑太小,可能因阻力太大而停在原地不動,團隊特別套用自駕車的路徑規劃演算法,以解決迴轉半徑的問題。該演算法可計算出轉彎半徑及合適軌跡,並不斷修正行走的角度,直到順利轉彎,成功克服馬達扭力小的困境。 國立臺灣大學機器人與醫療機電實驗室的組成成員,是臺大生物機電工程學系師生團隊,目前核心負責人已經畢業。 圖/臺大機器人與醫療機電實驗室提供賴暘倫說,團隊作品也附有人機介面,載具上的螢幕會顯示機器人現在運作的狀況,讓茶農掌控資訊。同時,裝置也連結智慧型手機,茶農可以隨時透過手機對機器人下達轉彎與關機等指令。茶農林炳輝則指出,此採茶機器人是固定高度採收,使用前,須修剪茶樹至同一水平才能順利採收。而團隊回應,此機器人亦可以當作修剪機器,茶農在採收前三週先修整茶樹,之後收割水平上新長的枝枒,就會是茶農要採收的茶葉。
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