水果采摘裝置設(shè)計
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- 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計文獻(xiàn)綜述
0.1水果采摘實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的必然趨勢
在水果的生產(chǎn)作業(yè)中，收獲采摘是整個生產(chǎn)中最耗時最費(fèi)力的一個環(huán)節(jié)。水果收獲期間需投入的勞力約占整個種植過程的50%~70%。采摘作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響到水果的儲存、加工和銷售，從而最終影響市場價格和經(jīng)濟(jì)效益。水果收獲具有很強(qiáng)的時效性，屬于典型的勞動密集型的工作。但是由于采摘作業(yè)環(huán)境和操作的復(fù)雜性，水果采摘的自動化程度仍然很低，目前國內(nèi)水果的采摘作業(yè)基本上還是手工完成。在很多國家隨著人口的老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力的減少，勞動力不僅成本高，而且還越來越不容易得到，而人工收獲水果所需的成本在水果的整個生產(chǎn)成本中所占的比例竟高達(dá)33%~50%。高枝水果的采摘還帶有一定的危險性。因此實(shí)現(xiàn)水果收獲的的機(jī)械化變得越來越迫切，發(fā)展機(jī)械化的收獲技術(shù)，研究開發(fā)水果采摘機(jī)器人具有重要的意義。
研究和開發(fā)果蔬收獲的智能機(jī)器人技術(shù)對于解放勞動力、提高勞動生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證新鮮果蔬品質(zhì)，以及滿足作物生長的實(shí)時性要求等方面都有著重要的意義。采摘機(jī)器人是未來智能農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。2004年11月1日頒布施行的《中華人民共和國農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》還明確規(guī)定國家采取措施鼓勵，扶持農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，機(jī)械采摘取代手工作業(yè)是必然的發(fā)展趨勢。
0.2國外水果機(jī)械化采摘裝置研究進(jìn)展及現(xiàn)狀
水果的機(jī)械化收獲技術(shù)已有40余年的研究歷史。收獲作業(yè)的自動化和機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)60年代的美國，1968年美國學(xué)者Schertz和Brown首次提出應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行果蔬的收獲，當(dāng)時開發(fā)的收獲機(jī)器人樣機(jī)幾乎都需要有人的參與，因此只能算是半自動化的收獲機(jī)械。采用的收獲方式主要是機(jī)械震搖式和氣動震搖式，其缺點(diǎn)是果實(shí)易損，效率不高，特別是無法進(jìn)行選擇性的收獲。
從20世紀(jì)80年代中期開始，隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、計算機(jī)圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的日益成熟，以日本為代表的西方發(fā)達(dá)國家，包括美國、英國、法國、荷蘭、以色列、西班牙等國家，都在水果采摘機(jī)器人方面做了大量的研究工作，涉及到的研究對象主要包括甜橙、蘋果、櫻桃、甜瓜、葡萄、草莓等，試驗(yàn)成功了多種具有人工智能的收獲采摘機(jī)器人。應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行水果的自動化收獲得到了快速的發(fā)展。
法國是研究果蔬采摘機(jī)器人較早的國家之一，但由于技術(shù)、市場和價格等因素的影響，甜橙和蘋果采摘機(jī)器人已經(jīng)停產(chǎn)，采摘機(jī)器人的研究工作基本陷于停頓。美國在自動化收獲機(jī)器人的研究方面沒有一個很清晰的戰(zhàn)略，研究工作也基本處于停頓狀態(tài)。日本近年來開展了大量的收獲機(jī)器人研究項目，進(jìn)展很快，但還未能真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。荷蘭收獲機(jī)器人的研究工作走在很多國家的前面，但研究的果蔬種類并不多。...
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