藍(lán)莓機(jī)械化采收技術(shù)與裝備研究進(jìn)展

摘要：

目前國內(nèi)藍(lán)莓采收基本上是以人工采收為主，隨著勞動(dòng)短缺和成本的增加，發(fā)展機(jī)械化采收代替人工采收是一大趨勢(shì)。研發(fā)藍(lán)莓機(jī)械化采收裝備用于藍(lán)莓園作業(yè)具有重要意義。針對(duì)國內(nèi)外藍(lán)莓種植現(xiàn)狀，重點(diǎn)從機(jī)械振動(dòng)式采收技術(shù)與裝備、氣力采收技術(shù)與裝備和采收機(jī)器人3方面進(jìn)行全面分析，指出目前藍(lán)莓機(jī)械化采收存在損失率較高、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝不匹配、采摘分級(jí)難度大等問題，并且提出農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合、增強(qiáng)藍(lán)莓采收機(jī)械的通用性等方面的建議。

關(guān)鍵詞：藍(lán)莓；機(jī)械化采收技術(shù)；機(jī)械化采收裝備；振動(dòng)式采收；氣力式采收；采收機(jī)器人

中圖分類號(hào)：S220.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-5553 （2025） 03-0049-05

收稿日期：2024年4月2日" 修回日期：2024年6月27日*

基金項(xiàng)目：江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（現(xiàn)代農(nóng)業(yè)）（BE2020315）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金（CX（21）2028）

第一作者：占才學(xué)，男，1991年生，湖北麻城人，碩士，助理研究員；研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)。E-mail： 572750937@qq.com

通訊作者：宋志禹，男，1984年生，山東威海人，碩士，副研究員；研究方向?yàn)椴韫呱a(chǎn)與加工機(jī)械。E-mail： songzy1984@163.com

Research progress on mechanized blueberry harvesting technology and equipment

Zhan Caixue， Song Zhiyu， Han Yu， Sun Xiangling， Jiang Qinghai

（Nanjing Institute of Agricultural Mechanization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing， 210014， China）

Abstract：

At present， blueberry harvesting in China is basically done manually. With increasing labor shortages and rising costs， promoting mechanized harvesting to replace manual labor is a major trend. Therefore， developing mechanized harvesting equipment for blueberry orchards is of great importance. This paper provides a comprehensive analysis of mechanical harvesting technologies and equipment， focusing on mechanical vibration harvesting， pneumatic harvesting， and harvesting robots， based on the current planting situation both domestically and internationally. It identifies several problems with mechanized blueberry harvesting， including high loss rates， mismatches between agricultural machinery and agronomy， and challenges in sorting the harvested fruit. Suggestions are made regarding the integration of agricultural machinery with agronomy， and enhancing the versatility of blueberry harvesting machinery.

Keywords：

blueberry; mechanized harvesting technology; mechanized harvesting equipment; vibration harvesting; pneumatic harvesting; harvesting robots

0 引言

藍(lán)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(lán)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(lán)莓植株生長(zhǎng)低矮，果實(shí)生長(zhǎng)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(dòng)強(qiáng)度大，而且人工采摘方式效率低下且勞動(dòng)成本較高。而機(jī)械化采收能夠提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，因此，發(fā)展機(jī)械化采收，可以提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)成本，提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，是藍(lán)莓種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)力之一［3］。

藍(lán)莓采收機(jī)械化經(jīng)歷從最初的手工采摘到傳統(tǒng)的振動(dòng)式采摘機(jī)，再到依靠視覺導(dǎo)引采摘機(jī)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(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備如振動(dòng)器出現(xiàn)，提高了采收效率但損傷藍(lán)莓。近年來，結(jié)合視覺識(shí)別技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等能夠精準(zhǔn)識(shí)別成熟果實(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采摘，從而提高采摘效率和質(zhì)量。藍(lán)莓采收機(jī)械化系統(tǒng)根據(jù)工作原理和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，主要包括機(jī)械振動(dòng)式采摘機(jī)、氣力式采摘機(jī)、采摘機(jī)器人等不同類型，這些不同類型的采收機(jī)械在提高采摘效率、降低成本、減少勞動(dòng)力需求方面發(fā)揮重要作用［4］。

1 藍(lán)莓種植現(xiàn)狀

世界藍(lán)莓種植情況呈現(xiàn)日益蓬勃的發(fā)展態(tài)勢(shì)，成為全球重要的經(jīng)濟(jì)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(lán)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(lán)莓種植園。歐洲的藍(lán)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(lán)莓的重要產(chǎn)區(qū)之一。亞洲的藍(lán)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(lán)莓種植園。全球藍(lán)莓種植地區(qū)多樣，且逐年擴(kuò)大，以滿足不斷增長(zhǎng)的國際市場(chǎng)需求。

中國的藍(lán)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(lán)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?xiàng)l件，成為中國重要的藍(lán)莓產(chǎn)區(qū)之一，尤其大理、麗江等地區(qū)藍(lán)莓產(chǎn)量居前。福建、廣東、廣西等南方地區(qū)也逐漸成為藍(lán)莓種植的重要區(qū)域，其氣候條件利于藍(lán)莓的生長(zhǎng)。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(lán)莓，借助先進(jìn)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(lán)莓。中國藍(lán)莓種植業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)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(chǎng)提供豐富的藍(lán)莓產(chǎn)品，同時(shí)也積極拓展國際市場(chǎng)。

2 國內(nèi)外藍(lán)莓機(jī)械化采收技術(shù)與裝備

藍(lán)莓采收機(jī)械主要包括機(jī)械振動(dòng)式采摘機(jī)、氣力式采摘機(jī)以及采摘機(jī)器人等類型。機(jī)械振動(dòng)式采摘機(jī)通過機(jī)械振動(dòng)作用于藍(lán)莓植株，將果實(shí)振落至收集器中，其工作原理簡(jiǎn)單高效，適用于大規(guī)模種植采收?qǐng)鼍啊饬κ讲烧獧C(jī)利用氣流或氣壓將藍(lán)莓從植株上吹落至收集器中，操作簡(jiǎn)便，適用于不同類型的藍(lán)莓品種和生長(zhǎng)環(huán)境。而采摘機(jī)器人則結(jié)合先進(jìn)的機(jī)械與人工智能技術(shù)，能夠自主識(shí)別成熟果實(shí)并進(jìn)行精準(zhǔn)采摘，提高采摘效率和質(zhì)量，并減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度。機(jī)械振動(dòng)式采摘機(jī)采收機(jī)械適用于大面積、大規(guī)?；{(lán)莓采收?qǐng)鼍?，而氣力式采摘機(jī)以及采摘機(jī)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(jī)械振動(dòng)式采收技術(shù)與裝備

藍(lán)莓機(jī)械振動(dòng)式采摘機(jī)根據(jù)振動(dòng)器的工作類型可分為慣性振動(dòng)式、拍打式和梳刷式采收機(jī)。慣性振動(dòng)式采收機(jī)通過振動(dòng)器產(chǎn)生的慣性力使藍(lán)莓果實(shí)脫落；拍打式采收機(jī)則利用機(jī)械臂或振動(dòng)器直接對(duì)藍(lán)莓植株進(jìn)行拍打，使果實(shí)掉落；而梳刷式采收機(jī)則通過旋轉(zhuǎn)的刷子或梳子，輕柔地刷取藍(lán)莓果實(shí)。

國外藍(lán)莓采收機(jī)械市場(chǎng)涌現(xiàn)出一些技術(shù)成熟的公司，其中美國在藍(lán)莓采摘技術(shù)方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)先地位［6］，研制了一款自走式藍(lán)莓采摘機(jī)，采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)振動(dòng)原理來實(shí)現(xiàn)藍(lán)莓的采摘，利用機(jī)械采收裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，使成熟的藍(lán)莓從樹上脫落，采摘的藍(lán)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(lán)莓采摘機(jī)在藍(lán)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］。OR-1601型漿果采收機(jī)是一款專為漿果采摘而設(shè)計(jì)的機(jī)器。該機(jī)器采用振動(dòng)撥指旋轉(zhuǎn)振動(dòng)技術(shù)，能夠高效地采收各種包括藍(lán)莓在內(nèi)的漿果。通過振動(dòng)撥指旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，OR-1601型采摘機(jī)輕柔地振動(dòng)藍(lán)莓植株，使成熟的藍(lán)莓從樹上脫落。采摘的藍(lán)莓隨后被收集到機(jī)器內(nèi)部的容器中，以確保采摘過程高效，而且使藍(lán)莓的質(zhì)量得到保證［8］。美國研發(fā)的OXBO 930型牽引式藍(lán)莓采收機(jī)采用振動(dòng)裝置，呈雙排豎直分布，利用上下往復(fù)振動(dòng)的工作原理實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)莓果實(shí)的采收。振動(dòng)裝置以垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式輕柔地振動(dòng)藍(lán)莓樹，使成熟的藍(lán)莓從樹上脫落并被收集。

在國內(nèi)，東北林業(yè)大學(xué)是對(duì)藍(lán)莓機(jī)械振動(dòng)式采收機(jī)的研究相對(duì)較多且理論相對(duì)成熟的研究機(jī)構(gòu)之一。其在藍(lán)莓采摘機(jī)械方面開展了廣泛的研究，涉及振動(dòng)采收原理、無損收集等領(lǐng)域，為藍(lán)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(jì)了一款創(chuàng)新的手推式藍(lán)莓采摘機(jī)，建立藍(lán)莓植株力學(xué)分析模型，并深入分析藍(lán)莓果實(shí)與果柄之間的結(jié)合力和振動(dòng)機(jī)理。通過對(duì)藍(lán)莓植株力學(xué)特性的系統(tǒng)研究，探索了果實(shí)與果柄結(jié)合力的形成機(jī)制以及振動(dòng)對(duì)其影響的原理。這一深入的理論研究為手推式藍(lán)莓采摘機(jī)的設(shè)計(jì)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(duì)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和機(jī)械采摘技術(shù)的進(jìn)步具有重要意義，為藍(lán)莓機(jī)械化采收提供新的思路和方法。

陳嘉瑤等［10］研發(fā)了一款軸向振動(dòng)式藍(lán)莓采摘機(jī)。該采摘裝置豎直分布，采用上下往復(fù)的振動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)莓的高效采摘。通過這一設(shè)計(jì)，振動(dòng)裝置能夠精準(zhǔn)地施加振動(dòng)力量于藍(lán)莓植株，使成熟的藍(lán)莓果實(shí)輕巧地脫離樹枝。這款軸向振動(dòng)式藍(lán)莓采摘機(jī)不僅能提高采摘的效率，而且能夠在采摘過程中減少對(duì)植株的損傷，有助于保證藍(lán)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(dòng)機(jī)制，使得機(jī)器能夠適應(yīng)不同高度和形狀的藍(lán)莓植株，提高了適應(yīng)性和靈活性。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)藍(lán)莓的機(jī)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［11］設(shè)計(jì)了一款抖動(dòng)式藍(lán)莓采收機(jī)。通過Adams軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了采收機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈夏Ｐ?。該研究探究偏心塊轉(zhuǎn)速和半徑對(duì)藍(lán)莓采收質(zhì)量的影響。通過對(duì)采收機(jī)構(gòu)進(jìn)行剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕⒑瓦\(yùn)動(dòng)學(xué)分析，能夠深入理解機(jī)構(gòu)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)特性和相互作用，從而更好地優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，提高藍(lán)莓采摘的效率和質(zhì)量。這一創(chuàng)新研究為藍(lán)莓采收技術(shù)的發(fā)展和藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的提升提供了重要的理論和實(shí)踐支持。

2.2 氣力采收技術(shù)與裝備

氣力式藍(lán)莓采收機(jī)利用氣流的力量，可以提高采收效率，并減小果實(shí)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(lán)莓采收機(jī)的工作原理是利用強(qiáng)大的氣流從機(jī)器噴口噴射出去，將藍(lán)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(duì)藍(lán)莓本身造成的損傷較小。氣吸式藍(lán)莓采收機(jī)則是通過吸力將藍(lán)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(shí)被損傷，且適用于不同高度的藍(lán)莓樹。氣吸式采收機(jī)還具有自動(dòng)調(diào)節(jié)吸力的功能，可以根據(jù)果實(shí)的大小和成熟度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步減少損傷［12， 13］。

塞爾維亞研制了一款KOKAN 500S型脈沖氣流漿果采收機(jī)，該機(jī)專門用于采收藍(lán)莓等漿果類作物，以提高采收效率并減少果實(shí)損傷，運(yùn)用可控的脈沖氣流技術(shù)，通過精密設(shè)計(jì)的噴嘴向藍(lán)莓植株噴射高壓氣流，實(shí)現(xiàn)果實(shí)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(shí)從植株上脫落，減少果實(shí)和植株的損傷。優(yōu)點(diǎn)包括效率高、損傷小、適應(yīng)性強(qiáng)，能夠節(jié)約人力成本，提高采摘效率和果實(shí)質(zhì)量。

Gallardo等［14］對(duì)藍(lán)莓采收機(jī)（OTR）的作業(yè)性能進(jìn)行深入研究。研究結(jié)果表明，采用氣力式振動(dòng)器的設(shè)計(jì)顯著降低了對(duì)藍(lán)莓果實(shí)的沖擊，從而實(shí)現(xiàn)更為輕柔、無損的采摘過程。這項(xiàng)技術(shù)的引入不僅提高采摘效率、減少損傷率，同時(shí)為藍(lán)莓等小漿果類采收提供一種創(chuàng)新的解決方案，有望推動(dòng)藍(lán)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(lán)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(lán)莓氣力采收裝備的研發(fā)方面積極探索，何宇［15］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(jī)，并且通過Fluent、EDEM軟件進(jìn)行了耦合仿真分析。通過Fluent軟件的流體動(dòng)力學(xué)仿真，精準(zhǔn)模擬了機(jī)器內(nèi)氣流的運(yùn)動(dòng)情況，確保了漿果采摘的高效性和精準(zhǔn)性。同時(shí)，通過EDEM軟件的離散元方法進(jìn)行仿真，成功地模擬了漿果在機(jī)器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)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［16］基于空氣動(dòng)力學(xué)原理成功設(shè)計(jì)了一款小型、便攜的氣吸式小漿果采收機(jī)，并通過EDEM—Fluent軟件耦合方式對(duì)其輸送裝置進(jìn)行詳細(xì)建模和仿真。通過對(duì)輸送管內(nèi)氣體壓力云圖及壓降的分析，對(duì)比研究不同管徑輸送管（32mm、40mm和50mm）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(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)。經(jīng)過綜合分析試驗(yàn)結(jié)果和仿真數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：采用40mm的輸送管徑為該小漿果采收機(jī)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(jī)的設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

2.3 采收機(jī)器人

藍(lán)莓采收機(jī)器人是結(jié)合先進(jìn)的機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，自動(dòng)化地識(shí)別、定位和采摘藍(lán)莓的智能設(shè)備。其原理基于高分辨率攝像頭捕捉藍(lán)莓植株和果實(shí)的圖像，通過圖像處理算法識(shí)別成熟的藍(lán)莓，并利用機(jī)械臂或夾具進(jìn)行精準(zhǔn)采摘。隨著人工勞動(dòng)成本的不斷上漲和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力短缺的加劇，藍(lán)莓采收機(jī)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(jìn)，如機(jī)械臂的精準(zhǔn)度和速度的提升，以及軟件技術(shù)的進(jìn)步，如機(jī)器學(xué)習(xí)算法的優(yōu)化和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力的增強(qiáng)，為藍(lán)莓采收提供更可靠、高效的解決方案。

Sun等［17］為解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中藍(lán)莓采摘的勞動(dòng)力短缺和成本上升等問題，開發(fā)了一種創(chuàng)新的田間測(cè)量藍(lán)莓灌木高度的平臺(tái)。該平臺(tái)利用左右掃描方式，能夠快速、準(zhǔn)確地獲取藍(lán)莓植株的高度數(shù)據(jù)，形成三維點(diǎn)云模型。這種點(diǎn)云數(shù)據(jù)不僅提供了藍(lán)莓灌木的立體信息，還能反映植株的生長(zhǎng)狀況和密度分布，為后續(xù)的藍(lán)莓采收機(jī)器人采摘提供了重要的參考依據(jù)。與傳統(tǒng)的手工測(cè)量方式相比，這種自動(dòng)化的測(cè)量平臺(tái)不僅提高了測(cè)量效率，還降低了人力成本，為藍(lán)莓采收機(jī)器人的研究提供技術(shù)支持。

Gonalez等［18］提出了一種創(chuàng)新藍(lán)莓采收機(jī)器人的圖像識(shí)別技術(shù)的解決方案，采用基于Mask R—CNN算法，并選擇ResNet50作為主干網(wǎng)絡(luò)，以提高檢測(cè)和分割的準(zhǔn)確性和效率。該方法的關(guān)鍵在于其對(duì)藍(lán)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(shí)別藍(lán)莓植株的位置和形狀，并進(jìn)行精準(zhǔn)的實(shí)例分割。采用Mask R—CNN的多任務(wù)學(xué)習(xí)框架，使得網(wǎng)絡(luò)能夠同時(shí)完成藍(lán)莓檢測(cè)和分割，提高了系統(tǒng)的整體性能。而選擇ResNet50作為主干網(wǎng)絡(luò)，則進(jìn)一步增強(qiáng)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(chǎng)景下依然能夠保持穩(wěn)定的識(shí)別效果。這項(xiàng)研究的意義在于為藍(lán)莓采收機(jī)器人的圖像識(shí)別技術(shù)提供了重要的理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

韓非［19］提出了一種基于雙目視覺系統(tǒng)的立體視覺檢測(cè)及定位系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)莓的形狀和尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的分級(jí)，為藍(lán)莓采收機(jī)器人的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。這項(xiàng)技術(shù)不僅僅是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的視覺識(shí)別，更成功應(yīng)對(duì)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(lán)莓的大小、形狀以及位置，從而為機(jī)器人進(jìn)行藍(lán)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(cè)及定位系統(tǒng)的成功研發(fā)將為藍(lán)莓采收機(jī)器人的研制提供強(qiáng)有力的支撐。

王迪等［20］基于ARM微處理器成功構(gòu)建了藍(lán)莓采摘機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，有效解決藍(lán)莓采摘機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)控制方面的關(guān)鍵問題，為未來采摘機(jī)器人的研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的控制基礎(chǔ)。該系統(tǒng)的核心是ARM微處理器，其高效的計(jì)算能力和穩(wěn)定的運(yùn)行性能使得漿果采摘機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)、快速的運(yùn)動(dòng)控制，大大提高了采摘效率和質(zhì)量。讓采摘機(jī)器人能夠更加靈活、精準(zhǔn)地進(jìn)行采摘操作，不僅可以應(yīng)對(duì)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ARM微處理器構(gòu)建的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有成本低、功耗小等優(yōu)勢(shì)，有助于推動(dòng)漿果采摘機(jī)器人技術(shù)的商業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用。

3 藍(lán)莓機(jī)械化采收面臨的問題

1） 損傷率比較高。藍(lán)莓機(jī)械化采摘在提高效率的同時(shí)也帶來了損傷率較高的問題。其主要原因之一是機(jī)械設(shè)備難以準(zhǔn)確區(qū)分成熟和未成熟的藍(lán)莓果實(shí)。由于藍(lán)莓的成熟度不一，機(jī)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(shí)，導(dǎo)致大量未成熟的藍(lán)莓被誤傷和漏采。此外，機(jī)械設(shè)備的采摘方式容易造成藍(lán)莓果實(shí)的擠壓和損壞，同時(shí)，藍(lán)莓的特殊生長(zhǎng)環(huán)境和植株結(jié)構(gòu)也增加了機(jī)械采摘的難度，藍(lán)莓植株矮小、果實(shí)隱藏在葉片底部等特點(diǎn)，使得機(jī)械設(shè)備很難完全適應(yīng)。不同品種的藍(lán)莓在成熟度、果實(shí)大小和形狀上存在差異，使得機(jī)械設(shè)備需要不斷調(diào)整和適應(yīng)，增加了損傷的機(jī)率。因此，盡管藍(lán)莓機(jī)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(jī)與農(nóng)藝不匹配。主要源于藍(lán)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(duì)較低。首先，藍(lán)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(diǎn)各異，導(dǎo)致不同地區(qū)藍(lán)莓樹的生長(zhǎng)習(xí)性和果實(shí)特性有所差異。這種差異性使得設(shè)計(jì)適用于所有種植地區(qū)的通用采摘設(shè)備變得困難，因?yàn)椴煌貐^(qū)的種植條件可能需要不同類型或參數(shù)的機(jī)械設(shè)備。其次，藍(lán)莓品種多樣，既有早熟品種也有晚熟品種，果實(shí)大小、顏色和成熟度也有所不同。這種多樣性增加了機(jī)械采摘設(shè)備識(shí)別成熟果實(shí)的難度，容易導(dǎo)致漏采或采摘未成熟的果實(shí)，降低了采摘效率和果實(shí)品質(zhì)。另外，由于藍(lán)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(jī)械采摘設(shè)備難以適應(yīng)不同種植園的實(shí)際情況，增加了采摘操作的復(fù)雜性和不確定性。因此，藍(lán)莓機(jī)械化采摘的農(nóng)機(jī)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(jí)難度比較大。藍(lán)莓樹上的果實(shí)成熟度不均且果實(shí)的分布密集程度不同。首先，藍(lán)莓樹上的果實(shí)成熟度存在明顯的差異，從未成熟到完全成熟的果實(shí)相間分布。機(jī)械采摘設(shè)備難以準(zhǔn)確識(shí)別和分辨這些不同成熟度的果實(shí)，容易將未成熟的果實(shí)誤傷或漏采，同時(shí)也難以確保所有采摘的果實(shí)都處于最佳成熟狀態(tài)，影響果實(shí)的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。其次，藍(lán)莓樹的生長(zhǎng)形態(tài)復(fù)雜、樹冠密集、果實(shí)分布密度大。機(jī)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(shí)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(jī)械采摘過程中的振動(dòng)和摩擦也會(huì)對(duì)果實(shí)造成不同程度的影響，進(jìn)一步增加采摘分級(jí)的難度。因此，藍(lán)莓機(jī)械化采摘存在采摘分級(jí)難度大的問題，主要是由于藍(lán)莓樹上果實(shí)成熟度不均和果實(shí)分布密集所致，需要通過改進(jìn)采摘設(shè)備的識(shí)別和操作技術(shù)，提高機(jī)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(shí)品質(zhì)。

4 藍(lán)莓機(jī)械化采收發(fā)展建議

1） 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合。藍(lán)莓作為一種重要的經(jīng)濟(jì)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(jī)相融合更為關(guān)鍵。首先，針對(duì)不同的藍(lán)莓栽培品種，農(nóng)藝可以提供個(gè)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(zhǎng)環(huán)境和生長(zhǎng)需求得到最優(yōu)的滿足。同時(shí)，針對(duì)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(lán)莓生長(zhǎng)需求。其次，農(nóng)機(jī)技術(shù)在藍(lán)莓機(jī)械化采收中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。針對(duì)藍(lán)莓多品種、多模式的特點(diǎn)，農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)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(lán)莓采摘機(jī)器人可以根據(jù)不同品種的果實(shí)大小、成熟度和樹冠結(jié)構(gòu)，進(jìn)行智能化的采摘操作，以確保采摘的效率和質(zhì)量。同時(shí)，農(nóng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步也促進(jìn)了藍(lán)莓栽培技術(shù)的發(fā)展，例如通過機(jī)械化的施肥、灌溉等管理，提高了藍(lán)莓的生長(zhǎng)效率和產(chǎn)量穩(wěn)定性。綜上所述，農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的相互配合是解決藍(lán)莓機(jī)械化采收趨勢(shì)的關(guān)鍵因素，通過不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。

2） 增強(qiáng)藍(lán)莓采收機(jī)械的通用性。隨著藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，機(jī)械化采收已成為提高生產(chǎn)效率、應(yīng)對(duì)人力成本上升的重要趨勢(shì)。在這一發(fā)展浪潮中，增強(qiáng)藍(lán)莓采收機(jī)械的通用性顯得尤為重要。通過提升機(jī)械設(shè)備的通用性，可以適應(yīng)不同的藍(lán)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(qiáng)藍(lán)莓采收機(jī)械的通用性意味著它能夠適應(yīng)多種藍(lán)莓品種的采收需求。藍(lán)莓作為一種具有多樣性的果實(shí)，不同品種在果實(shí)大小、形狀、樹型等方面存在差異。因此，一款通用性強(qiáng)的采收機(jī)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(lán)莓果實(shí)特征，確保采摘效果和果實(shí)品質(zhì)。其次，通用性強(qiáng)的采收機(jī)械應(yīng)當(dāng)能夠滿足不同種植農(nóng)業(yè)要求。藍(lán)莓種植在不同地區(qū)和環(huán)境條件下，農(nóng)業(yè)實(shí)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(qiáng)的采收機(jī)械需要具備可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)和適應(yīng)性，以應(yīng)對(duì)不同種植方式下的采摘需求，提高適用范圍和靈活性。增強(qiáng)藍(lán)莓采收機(jī)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(jìn)藍(lán)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(chǎng)需求變化，提高藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)性。因此，加強(qiáng)藍(lán)莓采收機(jī)械的通用性將成為推動(dòng)藍(lán)莓機(jī)械化采收發(fā)展的重要策略之一，為藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。

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