賓夕法尼亞州立大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院的研究人員，開發(fā)了一種用于蘑菇采摘和修剪的機器人機制，并證明了其在自動收獲紐扣蘑菇方面的有效性。
在一項新研究中，該原型旨在與機器視覺系統(tǒng)集成，表明它能夠采摘和修剪貨架系統(tǒng)中生長的蘑菇。
根據(jù)主要作者、農(nóng)業(yè)和生物工程助理教授龍河的說法，這項研究具有重要意義，因為蘑菇產(chǎn)業(yè)一直面臨勞動力短缺和勞動力成本上升的問題。機械或機器人采摘可以幫助緩解這些問題。
賓夕法尼亞州的蘑菇產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)了全國大約三分之二的蘑菇，這里的種植者很難找到勞動力來處理收獲，這是一項勞動密集型和困難的工作，該行業(yè)正面臨一些挑戰(zhàn)，因此像我們正在研究的那樣的自動化收獲系統(tǒng)將是一個很大的幫助。
紐扣蘑菇、雙孢蘑菇，是一種重要的農(nóng)產(chǎn)品。從 2017 年到 2018 年，美國總共消耗了 8.91 億磅蘑菇，價值 11.3 億美元。 據(jù)美國農(nóng)業(yè)部稱，其中 91% 用于新鮮市場，并且是手工采摘的，并能保證產(chǎn)品質(zhì)量和外觀，蘑菇采摘的人工成本占產(chǎn)值的15%至30%。
開發(fā)一種有效收獲蘑菇的設(shè)備是一項復(fù)雜的工作。在手工采摘中，采摘者首先找到一個成熟的蘑菇并用一只手將其分離，通常使用三個手指。然后使用采摘者的另一只手的刀去除菌柄末端。有時，采摘者等到手上有兩三個蘑菇時，再將它們一一切開。最后，將蘑菇放入收集箱中。機器人機構(gòu)必須實現(xiàn)等效的揀選過程。
研究人員設(shè)計了一個機器人采摘機構(gòu)，其中包括一個基于彎曲運動的采摘“末端執(zhí)行器”、一個用于移動采摘末端執(zhí)行器的“4自由度定位”末端執(zhí)行器、一個蘑菇柄，微調(diào)末端執(zhí)行器和一個電動氣動控制系統(tǒng)。他們制造了一個實驗室規(guī)模的原型來驗證該機構(gòu)的性能。
研究小組利用吸盤機構(gòu)吸附蘑菇，并對蘑菇蓋進行擦傷試驗，分析氣壓和吸盤作用時間的影響。
最近發(fā)表在美國農(nóng)業(yè)與生物工程師學(xué)會匯刊上的測試結(jié)果表明，采摘末端執(zhí)行器成功定位到目標(biāo)位置，第一次采摘成功率為90%，第二次采摘后成功率為94.2% .
修剪末端執(zhí)行器的總體成功率為 97%。研究人員指出，與吸盤作用時間相比，氣壓是影響?zhàn)鰝潭鹊闹饕蛩兀瑑?yōu)化的吸盤可能有助于減輕瘀傷損傷。實驗室測試結(jié)果表明，所開發(fā)的采摘機制具有在蘑菇自動采摘中實施的潛力。
用于這項研究的蘑菇是在賓夕法尼亞州立大學(xué)公園校區(qū)蘑菇研究中心的盆中種植的。制造和實驗在比格勒維爾的水果研究和推廣中心進行。共進行了 70 次揀選測試以評估機器人揀選機制。氣動系統(tǒng)和吸盤的工作壓力分別設(shè)置為每平方英寸 80 磅和 25 磅。
在一項新研究中，該原型旨在與機器視覺系統(tǒng)集成，表明它能夠采摘和修剪貨架系統(tǒng)中生長的蘑菇。
根據(jù)主要作者、農(nóng)業(yè)和生物工程助理教授龍河的說法，這項研究具有重要意義，因為蘑菇產(chǎn)業(yè)一直面臨勞動力短缺和勞動力成本上升的問題。機械或機器人采摘可以幫助緩解這些問題。
賓夕法尼亞州的蘑菇產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)了全國大約三分之二的蘑菇，這里的種植者很難找到勞動力來處理收獲，這是一項勞動密集型和困難的工作，該行業(yè)正面臨一些挑戰(zhàn)，因此像我們正在研究的那樣的自動化收獲系統(tǒng)將是一個很大的幫助。
紐扣蘑菇、雙孢蘑菇，是一種重要的農(nóng)產(chǎn)品。從 2017 年到 2018 年，美國總共消耗了 8.91 億磅蘑菇，價值 11.3 億美元。 據(jù)美國農(nóng)業(yè)部稱，其中 91% 用于新鮮市場，并且是手工采摘的，并能保證產(chǎn)品質(zhì)量和外觀，蘑菇采摘的人工成本占產(chǎn)值的15%至30%。
開發(fā)一種有效收獲蘑菇的設(shè)備是一項復(fù)雜的工作。在手工采摘中，采摘者首先找到一個成熟的蘑菇并用一只手將其分離，通常使用三個手指。然后使用采摘者的另一只手的刀去除菌柄末端。有時，采摘者等到手上有兩三個蘑菇時，再將它們一一切開。最后，將蘑菇放入收集箱中。機器人機構(gòu)必須實現(xiàn)等效的揀選過程。
研究人員設(shè)計了一個機器人采摘機構(gòu)，其中包括一個基于彎曲運動的采摘“末端執(zhí)行器”、一個用于移動采摘末端執(zhí)行器的“4自由度定位”末端執(zhí)行器、一個蘑菇柄，微調(diào)末端執(zhí)行器和一個電動氣動控制系統(tǒng)。他們制造了一個實驗室規(guī)模的原型來驗證該機構(gòu)的性能。
研究小組利用吸盤機構(gòu)吸附蘑菇，并對蘑菇蓋進行擦傷試驗，分析氣壓和吸盤作用時間的影響。
最近發(fā)表在美國農(nóng)業(yè)與生物工程師學(xué)會匯刊上的測試結(jié)果表明，采摘末端執(zhí)行器成功定位到目標(biāo)位置，第一次采摘成功率為90%，第二次采摘后成功率為94.2% .
修剪末端執(zhí)行器的總體成功率為 97%。研究人員指出，與吸盤作用時間相比，氣壓是影響?zhàn)鰝潭鹊闹饕蛩兀瑑?yōu)化的吸盤可能有助于減輕瘀傷損傷。實驗室測試結(jié)果表明，所開發(fā)的采摘機制具有在蘑菇自動采摘中實施的潛力。
用于這項研究的蘑菇是在賓夕法尼亞州立大學(xué)公園校區(qū)蘑菇研究中心的盆中種植的。制造和實驗在比格勒維爾的水果研究和推廣中心進行。共進行了 70 次揀選測試以評估機器人揀選機制。氣動系統(tǒng)和吸盤的工作壓力分別設(shè)置為每平方英寸 80 磅和 25 磅。
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