宾夕法尼亚州立大学研究人员开发了蘑菇采摘与修剪机器人原型

发布者:bpadmin
发布时间:2021-06-13 01:26
分类:全部资讯 农业机械 农食科技 原创内容 最新动态 研究报告
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城农获悉——宾夕法尼亚州立大学农业科学院的研究人员开发了一种用于采摘和修剪蘑菇的机器人,集成了机器视觉系统,能够有效地自动收获货架种植系统中生长的双孢蘑菇。



负责该项目的宾州大学农业和生物工程助理教授Long He表示,这项研究具有重要意义,因为蘑菇行业一直面临劳动力短缺和劳动力成本上升的问题。自动化或机器人采摘可以帮助缓解这些问题。

宾夕法尼亚州的蘑菇产业生产了全美大约三分之二的蘑菇,但是作为一项困难的和劳动密集型工作,很难找到足够劳动力来收获蘑菇,让该行业面临着一些挑战。因此,研发一个自动化采摘机器人系统将对蘑菇种植业起到很大的帮助。

双孢蘑菇是一种重要的农产品。从2017年到2018年,仅在美国,双孢蘑菇的总消费量为8.91亿磅的,价值11.3亿美元。根据美国农业部的数据,91%双孢蘑菇是面向生鲜市场,经手工逐一采摘,以确保产品质量、保质期和外观。采摘蘑菇的人工成本占总产值的15%至30%。

开发一种行之有效的自动化蘑菇收获系统是相当复杂的尝试。手工采摘蘑菇时,采摘者首先要找到成熟的蘑菇,通常用一只手的三个手指将其分离;然后,另一只手拿着一把刀,割掉蘑菇菌柄的一端。有时,采摘者会摘除两三个蘑菇后,一个接一个地切。最后,蘑菇被放在一个收集箱里;所以,蘑菇收获机器人也必须实现类似的采摘过程。

研究人员设计的这种蘑菇采摘机器人,包括了一个能够弯曲运动的采摘末端执行器,一个用于移动采摘末端执行器的“四维度自由定位”装置,一个菌柄修剪装置,以及一个电/气动控制系统。



这个实验室规模的原型机可被用来验证这套系统的性能,包括使用吸盘原理来采摘蘑菇,并对菌盖进行擦伤测试,以分析吸盘的气压和作用时间的影响。

根据最近发表在美国农业和生物工程师学会会刊上的测试结果,该原型机可以成功地定位到目标位置,第一次采摘的成功率为90%,第二次采摘后的成功率提高到94.2%。同时,菌柄修剪装置的总体成功率达97%。研究人员亦指出,擦伤测试表明,与吸盘作用时间相比,气压是影响菌盖瘀伤程度的主要因素,优化的吸盘可能有助于减轻损害。实验中,气动系统和吸盘的工作压力分别设定为每平方英寸80磅和25磅。

这项研究总共进行了70次采摘试验,以评估采摘机器人的原理与性能。根据宾夕法尼亚州立大学,结果表明这种采摘机器人具有在蘑菇种植业中应用的潜力。一旦有了自动化的蘑菇采摘与修剪机器人,蘑菇种植业或将就此改变,取得可持续规模化生产的成功。
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