一、研究目的

基于茶叶对于土壤成分的细致需求，茶叶叶片对于光照的要求和肥料的需求十分精确，茶叶根部对于肥料的需求量高于枝干部分，且枝干部分不易过度施肥。但目前市面上对于茶叶施肥，多为人工施肥，人为施肥手段大多是把肥料作用于枝干部分，这样对于茶叶的收获成品有着一定的抑制作用，浪费了肥料还没有达到应有的成品效果，而且人工劳作也非常劳累，往往事倍功半。

虽然现在市面上商业化农田种植非常普及，但是这种种植方式会使一般的土地会发生富营养化，从可持续生态种植角度来观察的话，农作物的生长反而会受到很大的抑制作用，所以土地的施肥量应该精确控制。因此，研发一款可以代替人工操作的机械设备非常有必要，可以直接从茶叶根部进行肥料投放，既合理地运用了肥料，又满足的茶叶根部肥料需求量高于枝干部分这一条件，并且保证了土地不会产生富营养化，达到经济效应最大化。

二、研究内容

主要解决的问题就是设计一款能够准确代替人工操作的机器人，精确控制茶田的施肥。经过大量考察与文献查阅，通过模仿鼹鼠的生理功能，从地下空间入手，再对施肥用量与施肥部位进行程序化设置与精准控制，可以将施肥部位重点放在根部，避免对土地表面的过度施肥。这样既可以对于土壤起到应有的保护作用，让茶叶根部的受肥料量高于枝干部分，也可以起到合理分配土地空间资源的作用，不会使土地的间作空隙过大或者过小。整体来说，本设计的鼹鼠型机器人主要实现几个功能：

1、将肥料在特定地点适量的放出；

2、保护茶田土壤成分，不被破坏；

3、操作方面，便于携带。

三、国内外研究现状和发展动态

当前世界上对于茶园施肥的方法主要有三种：穴施、沟施和根外追肥。

1、穴施：主要用在幼龄茶园中。茶树种植后，茶树分枝还没有封闭前采用。在幼龄茶树的两茶株之间，离茶树10厘米左右的地方开穴，成龄茶树则开在茶株的两边，离茶树的距离，以树冠宽度为标准。开穴的部位要轮换。

2、沟施：是茶园施肥最普遍采用的方法，基肥和追肥的沟施方法不同。基肥开沟20～30厘米深，追肥开沟10厘米左右；坡地茶园施追肥，春季沟开在上方，夏季沟开在下方，轮换进行；施用追肥后要及时盖土。

3、根外施肥又叫叶面施肥，是把化学肥料或微量元素的稀释液喷洒在叶面，经叶子气孔被植株吸收利用的一种施肥方法。

将肥料直接撒在土壤表面的撒施方式，容易造成养分流失，是一种不经济的施肥方式。但是对于茶叶施肥的专业性却没有什么机械设备，还只是仅限于人为施肥，高级一些的也只是使用施肥车，但是就算是这样对于土地的利用率也很低。目前，市面上也有一些商业化种植方式，总体来说，劳动密集型，重体力而效率低，人工成本高，加上经济作物种植优质的产区一般是高海拔、高坡度、缺灌溉、施肥难等区域，因此这种种植方式的产量并不高。提高适种区域的产量才是根本解决之道。该区域一般竞争强，收获季节统一，用地成本高，土壤易肥力消耗过度，土壤易板结。再者，农民的老年化越来越普遍，当今社会对环保的要求也越来越高，因此，很有必要开发一款简单、实用、耐用、易操作的机械来代替人工操作。而本研发的设备可以在地下工作，使肥料在茶树根部发挥作用，极大减少对肥料的浪费，也保证了土地不会富营养化，使得茶叶有更好的生产效率，并且使土地被最大程度利用。

四、创新点和产品特色

1、使施肥这项原来耗费人力的农业变得简便，从原来的地面以上施肥转变与对于根部的直接施肥，使肥料直接作用于根部，使肥料得以更加简易的进入植物体内，使得茶叶的生长可以更加简易，肥料的使用更加直接；

2、改变国内外过于人力化的施肥方式，肥料的营养流失比较大，本设计采用模拟鼹鼠打洞动作，制作一款仿生机械实现松土、施肥等动作，可以降低人力的消耗，使茶农可以把给更多的精力放在茶叶品种的培养以及销售，同时提高肥料的使用效率。

3、提高茶叶的产量，增大经济效益。