水果采摘系统的预期成果形式与收益

水果采摘系统的预期成果形式与收益
随着时代的发展,科技的进步,人们的生活质量不断提高,对水果的需求量也在逐步增加。水果种植面积的不断扩大,农业从业者逐步减少及人口老龄化趋势的加剧,人力采摘已不能满足水果成熟期集中、快速采摘的过程。此外,传统的人力采摘方式存在采摘效率低、劳动强度大、高空采摘难度大、安全隐患高的缺点。研究表明,在整个水果种植生产过程中,采摘果实所耗费的劳动力占耗费劳动力总体的35%~45%[1],劳动力缺口大、采摘周期短、采摘成本高等问题,严重制约了果园种植业的长远发展。
为了节约人力物力,提高果农的经济收入,果园种植业的机械化成为发展的必然趋势。目前,根据采摘原理不同,水果采摘装置可分为两大类:一类是机械式采摘装置;另一类是机器人采摘装置。
1、机械式采摘装置
1.1发展现状
烧结线欧美等国外发达国家农业以大农场为主,主要采用大型水果收割机进行水果采摘,采摘装置
主要分为振摇式、撞击式和切割式。振摇式是采用外力使果树及树枝振动,从而使水果在与树枝联结最弱的果蒂处分离;撞击式是直接撞击果枝使果实掉落;切割式是利用工具将树枝或果蒂切断,采摘水果。
国内采摘机械中应用最广的是刀片辅助人工采摘装置、拉拽辅助人工采摘装置以及升降采摘台等采摘装置。刀片辅助人工采摘装置分为两种:一种装置是人工利用刀刃直接从水果果蒂处将其剪下;另一种装置是利用夹钳先将水果固定,接着用于刀刃将水果剪下。拉拽辅助人工采摘装置由伸缩杆与采摘头组成,该装置利用采摘头加紧水果,接着人力拉拽伸缩杆,使得水果掉落。升降采摘台是人站在采摘台上,根据水果高度控制采摘台高度,从而人工采摘水果。
1.2存在的不足
通过对国内外机械采摘装置的调查研究,我们发现现有的采摘装置存在以下不足:
水气分离器国外机械采摘装置主要针对大农场,采摘效率高,规模大,采摘设备价位高,同时会对水果造成一定程度的损伤,不适用于我国以家庭为单位的小面积水果种植。
国内机械采摘装置的不足有:
(1)采摘效率低。采摘水果一般分为两步:第一步使水果与果树分离;第二步将水果放入采摘收纳器中。采摘周期长、效率低,不能实现连续采摘。
(2)劳动强度大。由于是人工辅助采摘,且未实现连续采摘,果农采摘每个水果均需重复操作,果农劳动强度较大。
(3)对水果有损伤。对于拉拽辅助人工采摘装置,在拉拽过程中,采摘头会挤压水果,对水果造成伤害,损害果农的收益。
(4)大型设备价格昂贵。采用大型设备会提高采摘效率,节省人力,但是设备价位昂贵,果农难以负担。
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2、机器人采摘装置
2.1发展现状
有机光电材料20世纪60年代,美国开始研发采摘果蔬机器人,随着科技的发展,尤其是计算机图像处理
技术、工业机器人技术及人工智能技术的快速崛起,水果采摘机器人的研发开始迅速发展。目前实验成功的水果采摘机器人有葡萄、番茄、苹果、草莓、甘蔗、黄瓜等采摘机器人。
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水果采摘机器人一般由控制系统、视觉识别系统、末端执行器、机械手臂、和行走系统组成。视觉识别系统用来确定水果的位置以及是否成熟,该系统利用视觉双目技术(模拟人眼球观察物体的原理),对水果定位及判断,是采摘机器人的研发难点和重点;末端执行器模仿人類手指,利用仿生学,固定水果;机械手臂一般采用剪刀对水果果蒂进行剪切;行走系统中车轮式最为常用,此外,还有履带式、人形结构。车轮式行走系统行走稳定,转向灵活,但是在坡地难以行走,主要应用于地面平坦的果园。采摘水果步骤为:
(1)视觉识别系统定位水果冰判断水果是否成熟;
(2)行走系统将机器人移动至待采摘水果附近;
浮雕画(3)末端执行器固定水果;
(4)机械手臂摘取水果。

本文发布于:2024-09-22 15:46:38,感谢您对本站的认可!

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