藍莓機械化采收技術(shù)與裝備研究進展.pdf

第3期占才學(xué) 等 藍莓機械化采收技術(shù)與裝備研究進展4 9 D O I 1 0 1 3 7 3 3 j j c a m i s s n 2 0 9 5 5 5 5 3 2 0 2 5 0 3 0 0 8 占才學(xué) 宋志禹 韓余 等 藍莓機械化采收技術(shù)與裝備研究進展 J 中國農(nóng)機化學(xué)報 2 0 2 5 4 6 3 4 9 5 3 Z h a n C a i x u e S o n g Z h i y u H a n Y u e t a l R e s e a r c h p r o g r e s s o n m e c h a n i z e d b l u e b e r r y h a r v e s t i n g t e c h n o l o g y a n d e q u i p m e n t J J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n 2 0 2 5 4 6 3 4 9 5 3 藍莓機械化采收技術(shù)與裝備研究進展 占才學(xué) 宋志禹 韓余 孫翔靈 蔣清海 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所 南京市 2 1 0 0 1 4 摘要 目前國內(nèi)藍莓采收基本上是以人工采收為主 隨著勞動短缺和成本的增加 發(fā)展機械化采收代替人工采收是一大趨 勢 研發(fā)藍莓機械化采收裝備用于藍莓園作業(yè)具有重要意義 針對國內(nèi)外藍莓種植現(xiàn)狀 重點從機械振動式采收技術(shù)與 裝備 氣力采收技術(shù)與裝備和采收機器人3方面進行全面分析 指出目前藍莓機械化采收存在損失率較高 農(nóng)機農(nóng)藝不匹 配 采摘分級難度大等問題 并且提出農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合 增強藍莓采收機械的通用性等方面的建議 關(guān)鍵詞 藍莓 機械化采收技術(shù) 機械化采收裝備 振動式采收 氣力式采收 采收機器人 中圖分類號 S 2 2 0 1 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2 0 9 5 5 5 5 3 2 0 2 5 0 3 0 0 4 9 0 5 收稿日期 2 0 2 4年4月2日 修回日期 2 0 2 4年6月2 7日 基金項目 江蘇省重點研發(fā)計劃 現(xiàn)代農(nóng)業(yè) B E 2 0 2 0 3 1 5 江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金 C X 2 1 2 0 2 8 第一作者 占才學(xué) 男 1 9 9 1年生 湖北麻城人 碩士 助理研究員 研究方向為農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù) E m a i l 5 7 2 7 5 0 9 3 7 q q c o m 通訊作者 宋志禹 男 1 9 8 4年生 山東威海人 碩士 副研究員 研究方向為茶果蔬生產(chǎn)與加工機械 E m a i l s o n g z y 1 9 8 4 1 6 3 c o m Research progress on mechanized blueberry harvesting technology and equipment Z h a n C a i x u e S o n g Z h i y u H a n Y u S u n X i a n g l i n g J i a n g Q i n g h a i Nanjing Institute of Agricultural Mechanization Ministry of Agriculture and Rural Affairs Nanjing 2 1 0 0 1 4 China Abstract A t p r e s e n t b l u e b e r r y h a r v e s t i n g i n C h i n a i s b a s i c a l l y d o n e m a n u a l l y W i t h i n c r e a s i n g l a b o r s h o r t a g e s a n d r i s i n g c o s t s p r o m o t i n g m e c h a n i z e d h a r v e s t i n g t o r e p l a c e m a n u a l l a b o r i s a m a j o r t r e n d T h e r e f o r e d e v e l o p i n g m e c h a n i z e d h a r v e s t i n g e q u i p m e n t f o r b l u e b e r r y o r c h a r d s i s o f g r e a t i m p o r t a n c e T h i s p a p e r p r o v i d e s a c o m p r e h e n s i v e a n a l y s i s o f m e c h a n i c a l h a r v e s t i n g t e c h n o l o g i e s a n d e q u i p m e n t f o c u s i n g o n m e c h a n i c a l v i b r a t i o n h a r v e s t i n g p n e u m a t i c h a r v e s t i n g a n d h a r v e s t i n g r o b o t s b a s e d o n t h e c u r r e n t p l a n t i n g s i t u a t i o n b o t h d o m e s t i c a l l y a n d i n t e r n a t i o n a l l y I t i d e n t i f i e s s e v e r a l p r o b l e m s w i t h m e c h a n i z e d b l u e b e r r y h a r v e s t i n g i n c l u d i n g h i g h l o s s r a t e s m i s m a t c h e s b e t w e e n a g r i c u l t u r a l m a c h i n e r y a n d a g r o n o m y a n d c h a l l e n g e s i n s o r t i n g t h e h a r v e s t e d f r u i t S u g g e s t i o n s a r e m a d e r e g a r d i n g t h e i n t e g r a t i o n o f a g r i c u l t u r a l m a c h i n e r y w i t h a g r o n o m y a n d e n h a n c i n g t h e v e r s a t i l i t y o f b l u e b e r r y h a r v e s t i n g m a c h i n e r y Keywords b l u e b e r r y m e c h a n i z e d h a r v e s t i n g t e c h n o l o g y m e c h a n i z e d h a r v e s t i n g e q u i p m e n t v i b r a t i o n h a r v e s t i n g p n e u m a t i c h a r v e s t i n g h a r v e s t i n g r o b o t s 0 引言 藍莓 又名越橘 屬于杜鵑花科 越橘屬植物 是一 種富含營養(yǎng)且口感鮮美的小型漿果 1 藍莓富含維生 素C 維生素K以及纖維素等多種營養(yǎng)成分 被認(rèn)為是 一種天然抗氧化劑 有助于維持身體健康 2 藍莓植株 生長低矮 果實生長在植株中下部 傳統(tǒng)的人工手工采 摘需要彎腰或蹲坐 不僅勞動強度大 而且人工采摘方 式效率低下且勞動成本較高 而機械化采收能夠提高 生產(chǎn)效率 降低勞動強度和生產(chǎn)成本 因此 發(fā)展機械化 采收 可以提高生產(chǎn)效率 降低勞動成本 提升產(chǎn)業(yè)競爭 力 是藍莓種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵推動力之一 3 藍莓采收機械化經(jīng)歷從最初的手工采摘到傳統(tǒng)的 振動式采摘機 再到依靠視覺導(dǎo)引采摘機器人等多種 類型 起初 依賴人工采摘效率低且成本高昂 隨著技 術(shù)的發(fā)展 簡單的機械設(shè)備如振動器出現(xiàn) 提高了采收 效率但損傷藍莓 近年來 結(jié)合視覺識別技術(shù)和機器 學(xué)習(xí)等能夠精準(zhǔn)識別成熟果實 實現(xiàn)自動化采摘 從而 提高采摘效率和質(zhì)量 藍莓采收機械化系統(tǒng)根據(jù)工作 原理和設(shè)計特點 主要包括機械振動式采摘機 氣力式 第4 6卷 第3期 2 0 2 5年3月 中國農(nóng)機化學(xué)報 J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n V o l 4 6 N o 3 M a r 2 0 2 5 5 0 中國農(nóng)機化學(xué)報2 0 2 5年 采摘機 采摘機器人等不同類型 這些不同類型的采收 機械在提高采摘效率 降低成本 減少勞動力需求方面 發(fā)揮重要作用 4 1 藍莓種植現(xiàn)狀 世界藍莓種植情況呈現(xiàn)日益蓬勃的發(fā)展態(tài)勢 成為 全球重要的經(jīng)濟作物之一 其主要分布在北美洲 歐洲 南美洲 亞洲和大洋洲等地區(qū) 北美洲是世界藍莓種植的 主要地區(qū)之一 尤其以美國的加州 華盛頓州和新澤西州 為主要產(chǎn)區(qū) 此外 加拿大的不列顛哥倫比亞省和安大略 省也有大量的藍莓種植園 歐洲的藍莓產(chǎn)地主要集中在 西班牙 波蘭和葡萄牙等國家 南美洲的智利和阿根廷也 是藍莓的重要產(chǎn)區(qū)之一 亞洲的藍莓種植則主要集中在 中國 韓國和日本等國家 大洋洲的澳大利亞和新西蘭也 有相當(dāng)規(guī)模的藍莓種植園 全球藍莓種植地區(qū)多樣 且逐 年擴大 以滿足不斷增長的國際市場需求 中國的藍莓種植業(yè)近年來蓬勃發(fā)展 成為農(nóng)業(yè)領(lǐng) 域的重要產(chǎn)業(yè)之一 藍莓種植主要分布在南方的云 南 福建 廣東 廣西等地區(qū) 以及北方的山東 河北 河 南等地區(qū) 云南省因其溫暖濕潤的氣候和高海拔的地 理條件 成為中國重要的藍莓產(chǎn)區(qū)之一 尤其大理 麗 江等地區(qū)藍莓產(chǎn)量居前 福建 廣東 廣西等南方地區(qū) 也逐漸成為藍莓種植的重要區(qū)域 其氣候條件利于藍 莓的生長 此外 在北方地區(qū) 山東 河北 河南等省份 也開始大規(guī)模種植藍莓 借助先進的溫室技術(shù)和種植 管理 使得北方地區(qū)也能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的藍莓 中國藍莓 種植業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭 不斷探索適合本土氣 候和土壤的種植技術(shù)和新品種 為國內(nèi)市場提供豐富 的藍莓產(chǎn)品 同時也積極拓展國際市場 2 國內(nèi)外藍莓機械化采收技術(shù)與裝備 藍莓采收機械主要包括機械振動式采摘機 氣力 式采摘機以及采摘機器人等類型 機械振動式采摘機 通過機械振動作用于藍莓植株 將果實振落至收集器 中 其工作原理簡單高效 適用于大規(guī)模種植采收場 景 氣力式采摘機利用氣流或氣壓將藍莓從植株上吹 落至收集器中 操作簡便 適用于不同類型的藍莓品種 和生長環(huán)境 而采摘機器人則結(jié)合先進的機械與人工 智能技術(shù) 能夠自主識別成熟果實并進行精準(zhǔn)采摘 提 高采摘效率和質(zhì)量 并減輕人工勞動強度 機械振動 式采摘機采收機械適用于大面積 大規(guī)?；{莓采收 場景 而氣力式采摘機以及采摘機器人因制造成本高 技術(shù)發(fā)展受限等問題 尚處于初步應(yīng)用階段 5 2 1 機械振動式采收技術(shù)與裝備 藍莓機械振動式采摘機根據(jù)振動器的工作類型可 分為慣性振動式 拍打式和梳刷式采收機 慣性振動 式采收機通過振動器產(chǎn)生的慣性力使藍莓果實脫落 拍打式采收機則利用機械臂或振動器直接對藍莓植株 進行拍打 使果實掉落 而梳刷式采收機則通過旋轉(zhuǎn)的 刷子或梳子 輕柔地刷取藍莓果實 國外藍莓采收機械市場涌現(xiàn)出一些技術(shù)成熟的公 司 其中美國在藍莓采摘技術(shù)方面擁有豐富經(jīng)驗和領(lǐng) 先地位 6 研制了一款自走式藍莓采摘機 采用機械旋 轉(zhuǎn)振動原理來實現(xiàn)藍莓的采摘 利用機械采收裝置進 行旋轉(zhuǎn)振動 使成熟的藍莓從樹上脫落 采摘的藍莓隨 后被收集到內(nèi)置的收集系統(tǒng)中 以確保高效 可靠地完 成采摘作業(yè) 自走式藍莓采摘機在藍莓種植業(yè)中應(yīng)用 廣泛 為農(nóng)民提供了一種高效 節(jié)省成本的采摘解決方 案 7 O R 1 6 0 1型漿果采收機是一款專為漿果采摘 而設(shè)計的機器 該機器采用振動撥指旋轉(zhuǎn)振動技術(shù) 能夠高效地采收各種包括藍莓在內(nèi)的漿果 通過振動 撥指旋轉(zhuǎn)振動 O R 1 6 0 1型采摘機輕柔地振動藍莓 植株 使成熟的藍莓從樹上脫落 采摘的藍莓隨后被 收集到機器內(nèi)部的容器中 以確保采摘過程高效 而且 使藍莓的質(zhì)量得到保證 8 美國研發(fā)的O X B O 9 3 0型 牽引式藍莓采收機采用振動裝置 呈雙排豎直分布 利 用上下往復(fù)振動的工作原理實現(xiàn)對藍莓果實的采收 振動裝置以垂直往復(fù)運動的方式輕柔地振動藍莓樹 使成熟的藍莓從樹上脫落并被收集 在國內(nèi) 東北林業(yè)大學(xué)是對藍莓機械振動式采收機 的研究相對較多且理論相對成熟的研究機構(gòu)之一 其 在藍莓采摘機械方面開展了廣泛的研究 涉及振動采收 原理 無損收集等領(lǐng)域 為藍莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供重要的 技術(shù)支持和理論基礎(chǔ) 郭艷玲等 8 9 設(shè)計了一款創(chuàng)新的 手推式藍莓采摘機 建立藍莓植株力學(xué)分析模型 并深 入分析藍莓果實與果柄之間的結(jié)合力和振動機理 通 過對藍莓植株力學(xué)特性的系統(tǒng)研究 探索了果實與果柄 結(jié)合力的形成機制以及振動對其影響的原理 這一深 入的理論研究為手推式藍莓采摘機的設(shè)計提供了重要 的理論依據(jù) 為提高采摘效率和質(zhì)量提供了技術(shù)支持 對藍莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和機械采摘技術(shù)的進步具有重要意 義 為藍莓機械化采收提供新的思路和方法 陳嘉瑤等 1 0 研發(fā)了一款軸向振動式藍莓采摘機 該 采摘裝置豎直分布 采用上下往復(fù)的振動方式實現(xiàn)對藍莓 的高效采摘 通過這一設(shè)計 振動裝置能夠精準(zhǔn)地施加振 動力量于藍莓植株 使成熟的藍莓果實輕巧地脫離樹枝 這款軸向振動式藍莓采摘機不僅能提高采摘的效率 而且 能夠在采摘過程中減少對植株的損傷 有助于保證藍莓的 整體質(zhì)量 其豎直分布的采摘裝置以及上下往復(fù)的振動 機制 使得機器能夠適應(yīng)不同高度和形狀的藍莓植株 提 第3期占才學(xué) 等 藍莓機械化采收技術(shù)與裝備研究進展5 1 高了適應(yīng)性和靈活性 這一創(chuàng)新設(shè)計對藍莓的機械化采 摘提供一種更加高效和可持續(xù)的解決方案 史亮等 1 1 設(shè)計了一款抖動式藍莓采收機 通過 A d a m s軟件進行運動學(xué)分析 建立了采收機構(gòu)的剛?cè)狁?合模型 該研究探究偏心塊轉(zhuǎn)速和半徑對藍莓采收質(zhì) 量的影響 通過對采收機構(gòu)進行剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕?和運動學(xué)分析 能夠深入理解機構(gòu)內(nèi)部的運動特性和相 互作用 從而更好地優(yōu)化設(shè)計參數(shù) 提高藍莓采摘的效 率和質(zhì)量 這一創(chuàng)新研究為藍莓采收技術(shù)的發(fā)展和藍 莓產(chǎn)業(yè)的提升提供了重要的理論和實踐支持 2 2 氣力采收技術(shù)與裝備 氣力式藍莓采收機利用氣流的力量 可以提高采 收效率 并減小果實的損傷 其類型主要分為氣吹式和 氣吸式兩種類型 氣吹式藍莓采收機的工作原理是利 用強大的氣流從機器噴口噴射出去 將藍莓吹落到收 集系統(tǒng)中 該過程可大幅度提高采收速度 而且由于氣 流比較柔和 對藍莓本身造成的損傷較小 氣吸式藍 莓采收機則是通過吸力將藍莓從樹上抽離 并通過管 道系統(tǒng)將其送入集裝箱 該方式同樣避免果實被損傷 且適用于不同高度的藍莓樹 氣吸式采收機還具有自 動調(diào)節(jié)吸力的功能 可以根據(jù)果實的大小和成熟度進 行調(diào)整 進一步減少損傷 1 2 1 3 塞爾維亞研制了一款K O K A N 5 0 0 S型脈沖氣流 漿果采收機 該機專門用于采收藍莓等漿果類作物 以 提高采收效率并減少果實損傷 運用可控的脈沖氣流 技術(shù) 通過精密設(shè)計的噴嘴向藍莓植株噴射高壓氣流 實現(xiàn)果實的輕柔分離和快速收集 其工作原理在于氣 流的脈沖沖擊 使得果實從植株上脫落 減少果實和植 株的損傷 優(yōu)點包括效率高 損傷小 適應(yīng)性強 能夠 節(jié)約人力成本 提高采摘效率和果實質(zhì)量 G a l l a r d o等 1 4 對藍莓采收機 O T R 的作業(yè)性能 進行深入研究 研究結(jié)果表明 采用氣力式振動器的 設(shè)計顯著降低了對藍莓果實的沖擊 從而實現(xiàn)更為輕 柔 無損的采摘過程 這項技術(shù)的引入不僅提高采摘 效率 減少損傷率 同時為藍莓等小漿果類采收提供一 種創(chuàng)新的解決方案 有望推動藍莓等小漿果采收技術(shù) 向更加可持續(xù)和高效的方向發(fā)展 國內(nèi)氣力藍莓采收裝備的研發(fā)目前尚處于起步階 段 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)在藍莓氣力采收裝備的研發(fā)方面積 極探索 何宇 1 5 研制了一款集采摘 收集 輸送為一體 的氣吸式小漿果聯(lián)合收獲機 并且通過F l u e n t E D E M 軟件進行了耦合仿真分析 通過F l u e n t軟件的流體 動力學(xué)仿真 精準(zhǔn)模擬了機器內(nèi)氣流的運動情況 確保 了漿果采摘的高效性和精準(zhǔn)性 同時 通過E D E M軟 件的離散元方法進行仿真 成功地模擬了漿果在機器 內(nèi)的運動和輸送過程 有力減少了漿果在采收和輸送 過程中的損傷 根據(jù)仿真結(jié)果得到最優(yōu)參數(shù) 趙永超等 1 6 基于空氣動力學(xué)原理成功設(shè)計了一 款小型 便攜的氣吸式小漿果采收機 并通過E D E M F l u e n t軟件耦合方式對其輸送裝置進行詳細(xì)建模和仿 真 通過對輸送管內(nèi)氣體壓力云圖及壓降的分析 對 比研究不同管徑輸送管 3 2 m m 4 0 m m和5 0 m m 的 輸送效率及輸送過程中的破果率 隨后 在自制的撿 拾輸送裝置上進行實際試驗 經(jīng)過綜合分析試驗結(jié)果 和仿真數(shù)據(jù) 得出結(jié)論 采用4 0 m m的輸送管徑為該 小漿果采收機輸送裝置的最佳選擇 通過建立并擬合 回歸方程 揭示輸送效率 破果率與氣體流量之間的關(guān) 系 為小漿果采收機的設(shè)計和性能優(yōu)化提供理論基礎(chǔ) 2 3 采收機器人 藍莓采收機器人是結(jié)合先進的機器視覺和機器學(xué) 習(xí)技術(shù) 自動化地識別 定位和采摘藍莓的智能設(shè)備 其原理基于高分辨率攝像頭捕捉藍莓植株和果實的圖 像 通過圖像處理算法識別成熟的藍莓 并利用機械臂 或夾具進行精準(zhǔn)采摘 隨著人工勞動成本的不斷上漲 和農(nóng)業(yè)勞動力短缺的加劇 藍莓采收機器人逐漸受到農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)者的關(guān)注和采用 其發(fā)展情況涵蓋硬件技術(shù)的不 斷改進 如機械臂的精準(zhǔn)度和速度的提升 以及軟件技術(shù) 的進步 如機器學(xué)習(xí)算法的優(yōu)化和實時數(shù)據(jù)處理能力的增 強 為藍莓采收提供更可靠 高效的解決方案 S u n等 1 7 為解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中藍莓采摘的勞動力 短缺和成本上升等問題 開發(fā)了一種創(chuàng)新的田間測量 藍莓灌木高度的平臺 該平臺利用左右掃描方式 能 夠快速 準(zhǔn)確地獲取藍莓植株的高度數(shù)據(jù) 形成三維點 云模型 這種點云數(shù)據(jù)不僅提供了藍莓灌木的立體信 息 還能反映植株的生長狀況和密度分布 為后續(xù)的藍 莓采收機器人采摘提供了重要的參考依據(jù) 與傳統(tǒng)的 手工測量方式相比 這種自動化的測量平臺不僅提高 了測量效率 還降低了人力成本 為藍莓采收機器人的 研究提供技術(shù)支持 G o n a l e z等 1 8 提出了一種創(chuàng)新藍莓采收機器人的 圖像識別技術(shù)的解決方案 采用基于M a s k R C N N 算法 并選擇R e s N e t 5 0作為主干網(wǎng)絡(luò) 以提高檢測和 分割的準(zhǔn)確性和效率 該方法的關(guān)鍵在于其對藍莓圖 像的深度學(xué)習(xí)處理 通過訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)使其能夠準(zhǔn)確地識 別藍莓植株的位置和形狀 并進行精準(zhǔn)的實例分割 采用M a s k R C N N的多任務(wù)學(xué)習(xí)框架 使得網(wǎng)絡(luò)能 夠同時完成藍莓檢測和分割 提高了系統(tǒng)的整體性能 而選擇R e s N e t 5 0作為主干網(wǎng)絡(luò) 則進一步增強了網(wǎng)絡(luò) 的特征提取能力和泛化性能 使得網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜場景下 依然能夠保持穩(wěn)定的識別效果 這項研究的意義在于 5 2 中國農(nóng)機化學(xué)報2 0 2 5年 為藍莓采收機器人的圖像識別技術(shù)提供了重要的理論 依據(jù)和實踐經(jīng)驗 韓非 1 9 提出了一種基于雙目視覺系統(tǒng)的立體視覺 檢測及定位系統(tǒng) 可以實現(xiàn)對藍莓的形狀和尺寸進行準(zhǔn) 確 高效的分級 為藍莓采收機器人的研究奠定了堅實 的技術(shù)基礎(chǔ) 這項技術(shù)不僅僅是一項簡單的視覺識別 更成功應(yīng)對了復(fù)雜農(nóng)業(yè)環(huán)境下智能化處理的巨大挑戰(zhàn) 雙目視覺系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地感知藍莓的大小 形狀以及位 置 從而為機器人進行藍莓采摘提供了精準(zhǔn)的指導(dǎo) 提 高了采摘效率 并減少采摘過程中的損失 基于雙目視 覺系統(tǒng)的立體視覺檢測及定位系統(tǒng)的成功研發(fā)將為藍 莓采收機器人的研制提供強有力的支撐 王迪等 2 0 基于A R M微處理器成功構(gòu)建了藍莓采 摘機械手的運動控制系統(tǒng) 有效解決藍莓采摘機械手在 運動控制方面的關(guān)鍵問題 為未來采摘機器人的研發(fā)提 供了堅實的控制基礎(chǔ) 該系統(tǒng)的核心是A R M微處理 器 其高效的計算能力和穩(wěn)定的運行性能使得漿果采摘 機械手能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn) 快速的運動控制 大大提高了采 摘效率和質(zhì)量 讓采摘機器人能夠更加靈活 精準(zhǔn)地進 行采摘操作 不僅可以應(yīng)對不同形狀 大小的漿果 還能 夠適應(yīng)多樣化的采摘環(huán)境 此外 采用A R M微處理器 構(gòu)建的運動控制系統(tǒng)具有成本低 功耗小等優(yōu)勢 有助 于推動漿果采摘機器人技術(shù)的商業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用 3 藍莓機械化采收面臨的問題 1 損傷率比較高 藍莓機械化采摘在提高效率的 同時也帶來了損傷率較高的問題 其主要原因之一是 機械設(shè)備難以準(zhǔn)確區(qū)分成熟和未成熟的藍莓果實 由 于藍莓的成熟度不一 機械采摘往往無法像人工采摘那 樣精準(zhǔn)地辨別出應(yīng)該采摘的果實 導(dǎo)致大量未成熟的藍 莓被誤傷和漏采 此外 機械設(shè)備的采摘方式容易造成 藍莓果實的擠壓和損壞 同時 藍莓的特殊生長環(huán)境和 植株結(jié)構(gòu)也增加了機械采摘的難度 藍莓植株矮小 果 實隱藏在葉片底部等特點 使得機械設(shè)備很難完全適 應(yīng) 不同品種的藍莓在成熟度 果實大小和形狀上存在 差異 使得機械設(shè)備需要不斷調(diào)整和適應(yīng) 增加了損傷 的機率 因此 盡管藍莓機械化采摘提高了生產(chǎn)效率 降低了人工成本 但依舊存在著損傷率比較高的問題 2 農(nóng)機與農(nóng)藝不匹配 主要源于藍莓種植的分 布廣泛 品種繁多 種植管理水平的模塊化和規(guī)范化程 度相對較低 首先 藍莓種植分布廣泛 不同地區(qū)的種 植環(huán)境 土壤條件和氣候特點各異 導(dǎo)致不同地區(qū)藍莓 樹的生長習(xí)性和果實特性有所差異 這種差異性使得 設(shè)計適用于所有種植地區(qū)的通用采摘設(shè)備變得困難 因為不同地區(qū)的種植條件可能需要不同類型或參數(shù)的 機械設(shè)備 其次 藍莓品種多樣 既有早熟品種也有晚 熟品種 果實大小 顏色和成熟度也有所不同 這種多 樣性增加了機械采摘設(shè)備識別成熟果實的難度 容易 導(dǎo)致漏采或采摘未成熟的果實 降低了采摘效率和果 實品質(zhì) 另外 由于藍莓種植管理水平的模塊化和規(guī) 范化程度較低 種植者在樹冠修剪 植株間距 果園布 局等方面的操作存在較大的差異 使得機械采摘設(shè)備 難以適應(yīng)不同種植園的實際情況 增加了采摘操作的 復(fù)雜性和不確定性 因此 藍莓機械化采摘的農(nóng)機農(nóng) 藝不匹配問題根源于種植分布廣泛 品種繁多 以及種 植管理水平的模塊化和規(guī)范化程度較低 3 采摘分級難度比較大 藍莓樹上的果實成熟 度不均且果實的分布密集程度不同 首先 藍莓樹上 的果實成熟度存在明顯的差異 從未成熟到完全成熟 的果實相間分布 機械采摘設(shè)備難以準(zhǔn)確識別和分辨 這些不同成熟度的果實 容易將未成熟的果實誤傷或 漏采 同時也難以確保所有采摘的果實都處于最佳成 熟狀態(tài) 影響果實的品質(zhì)和市場競爭力 其次 藍莓樹 的生長形態(tài)復(fù)雜 樹冠密集 果實分布密度大 機械采 摘設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境中操作 難以精確地控制采摘的力 度和位置 容易造成果實的擠壓 損傷甚至漏采 導(dǎo)致 采摘效率低下和損失率增加 此外 機械采摘過程中 的振動和摩擦也會對果實造成不同程度的影響 進一 步增加采摘分級的難度 因此 藍莓機械化采摘存在 采摘分級難度大的問題 主要是由于藍莓樹上果實成 熟度不均和果實分布密集所致 需要通過改進采摘設(shè) 備的識別和操作技術(shù) 提高機械采摘的精準(zhǔn)度和適應(yīng) 性 以降低采摘損失率 提高采摘效率和果實品質(zhì) 4 藍莓機械化采收發(fā)展建議 1 農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合 藍莓作為一種重要的經(jīng) 濟作物 在栽培品種和種植模式上擁有豐富的多樣性 使得農(nóng)藝與農(nóng)機相融合更為關(guān)鍵 首先 針對不同的 藍莓栽培品種 農(nóng)藝可以提供個性化的栽培方案 包括 土壤管理 施肥技術(shù) 病蟲害防治等 以確保不同品種 的生長環(huán)境和生長需求得到最優(yōu)的滿足 同時 針對 不同的種植模式 例如大棚栽培 露地栽培等 農(nóng)藝技 術(shù)也能夠提供相應(yīng)的管理策略 以適應(yīng)不同種植模式 下的藍莓生長需求 其次 農(nóng)機技術(shù)在藍莓機械化采 收中發(fā)揮著關(guān)鍵作用 針對藍莓多品種 多模式的特 點 農(nóng)機的設(shè)計需要考慮到不同品種和種植模式的差 異性 提供靈活多變的采摘方案 例如 智能化的藍莓 采摘機器人可以根據(jù)不同品種的果實大小 成熟度和 樹冠結(jié)構(gòu) 進行智能化的采摘操作 以確保采摘的效率 和質(zhì)量 同時 農(nóng)機技術(shù)的進步也促進了藍莓栽培技 第3期占才學(xué) 等 藍莓機械化采收技術(shù)與裝備研究進展5 3 術(shù)的發(fā)展 例如通過機械化的施肥 灌溉等管理 提高 了藍莓的生長效率和產(chǎn)量穩(wěn)定性 綜上所述 農(nóng)藝與 農(nóng)機的相互配合是解決藍莓機械化采收趨勢的關(guān)鍵因 素 通過不斷優(yōu)化和創(chuàng)新 可以實現(xiàn)藍莓產(chǎn)業(yè)的可持續(xù) 發(fā)展 推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程 2 增強藍莓采收機械的通用性 隨著藍莓產(chǎn)業(yè)的 蓬勃發(fā)展 機械化采收已成為提高生產(chǎn)效率 應(yīng)對人力 成本上升的重要趨勢 在這一發(fā)展浪潮中 增強藍莓采 收機械的通用性顯得尤為重要 通過提升機械設(shè)備的 通用性 可以適應(yīng)不同的藍莓品種和種植農(nóng)業(yè)要求 從 而更好地滿足不同地區(qū)和種植戶的需求 首先 增強藍 莓采收機械的通用性意味著它能夠適應(yīng)多種藍莓品種 的采收需求 藍莓作為一種具有多樣性的果實 不同品 種在果實大小 形狀 樹型等方面存在差異 因此 一款 通用性強的采收機械需要具備可調(diào)節(jié)的采摘裝置以及 不同規(guī)格的采摘籃等 以適應(yīng)不同品種的藍莓果實特 征 確保采摘效果和果實品質(zhì) 其次 通用性強的采收 機械應(yīng)當(dāng)能夠滿足不同種植農(nóng)業(yè)要求 藍莓種植在不 同地區(qū)和環(huán)境條件下 農(nóng)業(yè)實踐和管理方式各異 有些 地區(qū)采用大面積的開放式種植 而有些地區(qū)采用棚架或 溫室種植 因此 通用性強的采收機械需要具備可調(diào)節(jié) 的結(jié)構(gòu)和適應(yīng)性 以應(yīng)對不同種植方式下的采摘需求 提高適用范圍和靈活性 增強藍莓采收機械的通用性 不僅有助于提高生產(chǎn)效率和降低成本 還能夠促進藍莓 產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 通過滿足不同品種和種植農(nóng)業(yè)要 求 可以更好地適應(yīng)市場需求變化 提高藍莓產(chǎn)業(yè)的競 爭力和可持續(xù)性 因此 加強藍莓采收機械的通用性將 成為推動藍莓機械化采收發(fā)展的重要策略之一 為藍莓 產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展提供堅實支撐 參 考 文 獻 1 李麗敏 我國藍莓產(chǎn)業(yè)布局及關(guān)鍵技術(shù)研究 J 中國農(nóng) 機化學(xué)報 2 0 1 3 3 4 5 8 4 8 8 L i L i m i n S t u d y o n t h e i n d u s t r i a l l a y o u t i n C h i n a a n d k e y t e c h n o l o g y o f b l u e b e r r y J J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n 2 0 1 3 3 4 5 8 4 8 8 2 王二雷 藍莓花青素高純提取物的制備技術(shù)及誘導(dǎo)腫瘤細(xì) 胞凋亡作用研究 D 長春 吉林大學(xué) 2 0 1 4 3 林歡 孫磊厚 王二化 我國林果振動采收機發(fā)展應(yīng)用現(xiàn) 狀與展望 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2 0 2 1 4 9 1 3 6 4 2 4 王虹虹 倪曉宇 李維林 等 藍莓機械采收技術(shù)研究現(xiàn)狀 及發(fā)展趨勢 J 林業(yè)機械與木工設(shè)備 2 0 2 0 4 8 7 4 8 5 許林云 劉冠華 宣言 等 果實振動響應(yīng)時的空中運動 數(shù)學(xué)模型 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2 0 1 9 3 5 1 6 2 0 6 2 1 3 X u L i n y u n L i u G u a n h u a X u a n Y a n e t a l M a t h e m a t i c a l m o d e l o f f r u i t s a e r i a l m o v e m e n t i n v i b r a t i o n r e s p o n s e J T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g 2 0 1 9 3 5 1 6 2 0 6 2 1 3 6 鮑玉冬 梁釗 趙彥玲 等 藍莓采收機高通過性自行走 裝置設(shè)計及性能研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2 0 1 8 3 4 2 4 3 6 4 5 B a o Y u d o n g L i a n g Z h a o Z h a o Y a n l i n g e t a l D e s i g n a n d p e r f o r m a n c e o f h i g h t r a f f i c a b i l i t y s e l f p r o p e l l e d d e v i c e o f b l u e b e r r y h a r v e s t e r J T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g 2 0 1 8 3 4 2 4 3 6 4 5 7 王海濱 藍莓植株多自由度系統(tǒng)振動建模及仿真研究 D 哈爾濱 東北林業(yè)大學(xué) 2 0 1 4 8 郭艷玲 鮑玉冬 何培莊 等 手推式矮叢藍莓采摘機設(shè) 計與試驗 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2 0 1 2 2 8 7 4 0 4 5 G u o Y a n l i n g B a o Y u d o n g H e P e i z h u a n g e t a l D e s i g n a n d e x p e r i m e n t o f h a n d p u s h l o w b u s h b l u e b e r r y p i c k i n g m a c h i n e J T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g 2 0 1 2 2 8 7 4 0 4 5 9 鮑玉冬 李志鵬 郭艷玲 等 振動式藍莓采摘機對果實 收獲的影響試驗 J 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 自然科學(xué)版 2 0 1 4 4 0 1 9 6 1 0 0 1 0 陳嘉瑤 王英 梁冬泰 等 小型化軸向振動式藍莓采 摘機設(shè)計與試驗 J 機械設(shè)計 2 0 2 1 3 8 4 3 7 4 3 1 1 史亮 范久臣 喬晗 基于A D A M S的藍莓采摘機構(gòu)設(shè) 計與仿真 J 機械研究與應(yīng)用 2 0 1 5 2 8 4 1 5 8 1 6 0 1 2 陳度 杜小強 王書茂 等 振動式果品收獲技術(shù)機理 分析及研究進展 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2 0 1 1 2 7 8 1 9 5 2 0 0 C h e n D u D u X i a o q i a n g W a n g S h u m a o e t a l M e c h a n i s m o f v i b r a t o r y f r u i t h a r v e s t a n d r e v i e w o f c u r r e n t a d v a n c e J T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g 2 0 1 1 2 7 8 1 9 5 2 0 0 1 3 F u m i o m i T W e i Y C h a n g y i n g L e t a l A p p l y i n g n e w t e c h n o l o g i e s t o t r a n s f o r m b l u e b e r r y h a r v e s t i n g J A g r o n o m y 2 0 1 7 7 2 3 3 1 4 G a l l a r d o R K S t a f n e E T D e v e t t e r L W e t a l B l u e b e r r y p r o d u c e r s a t t i t u d e s t o w a r d h a r v e s t m e c h a n i z a t i o n f o r f r e s h m a r k e t J H o r t t e c h n o l o g y 2 0 1 8 2 8 1 1 0 1 6 1 5 何宇 氣吸式小漿果收獲機設(shè)計及輸送系統(tǒng)參數(shù)的試驗 研究 D 哈爾濱 東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2 0 1 5 1 6 趙永超 孔德剛 霍俊偉 等 氣吸式小漿果撿拾輸送裝置 仿真與試驗 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2 0 1 6 3 2 1 7 3 2 3 9 1 7 S u n S H e i g h t e s t i m a t i o n f o r b l u e b e r r y b u s h e s u s i n g L i D A R b a s e d o n a f i e l d r o b o t i c p l a t f o r m C 2 0 1 6 A S A B E A n n u a l I n t e r n a t i o n a l M e e t i n g A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l a n d B i o l o g i c a l E n g i n e e r s 2 0 1 6 1 8 G o n z a l e z S A r e l l a n o C T a p i a J D e e p b l u e b e r r y Q u a n t i f i c a t i o n o f b l u e b e r r i e s i n t h e w i l d u s i n g i n s t a n c e s e g m e n t a t i o n J I E E E A c c e s s 2 0 1 9 9 9 1 1 9 韓非 藍莓機器視覺識別與標(biāo)定技術(shù)研究 D 哈爾濱 東北林業(yè)大學(xué) 2 0 1 1 2 0 王迪 關(guān)曉平 郭艷玲 基于A R M的漿果采摘機械手運動 控制研究 J 林業(yè)機械與木工設(shè)備 2 0 0 9 3 7 4 2 2 2 4