近日，機電學(xué)院苑進教授團隊《Computers and Electronics in Agriculture》在線發(fā)表了題為“Design and experiment on mechanized batch harvesting of Shiitake mushrooms”的研究論文。研究生王子諾為該論文的第一作者，苑進教授為該論文的通訊作者。

食用菌生產(chǎn)是棉稈、秸稈等農(nóng)林廢棄物循環(huán)利用的重要轉(zhuǎn)化渠道，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要模式。香菇是我國栽培最廣泛、產(chǎn)量最多、消費最多的食用菌之一，具有很高營養(yǎng)、藥用和保健價值，被譽為“菇中皇后”。 我國香菇產(chǎn)量年產(chǎn)量高達1200萬噸，占世界總產(chǎn)量的90%以上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模上千億，在國際上擁有絕對話語權(quán)。香菇工廠化生產(chǎn)是產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展的必然趨勢。然而，目前香菇采摘環(huán)節(jié)仍嚴重依賴大量人工、費時費力、成本高、作業(yè)環(huán)境高溫高濕不友好，成為香菇工廠化規(guī)模化生產(chǎn)的瓶頸環(huán)節(jié)；另一方面，菌棒栽培的香菇生長密集，采摘作業(yè)空間極其有限，且需短時間內(nèi)完成采摘，機械化采收難度極大，成為香菇產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展的卡脖子技術(shù)。

針對香菇生長密集、采摘易損傷、高速采摘等需求，該研究首創(chuàng)了香菇機械化采摘新模式，并創(chuàng)新設(shè)計了一種新型的香菇采收末端執(zhí)行器（圖1），實現(xiàn)低損傷、高效采摘。通過采摘過程動態(tài)過程（圖2）的力學(xué)分析和有限元分析，明確了采收過程中末端執(zhí)行器部件-香菇-菌棒的分離機理，優(yōu)化了末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和作業(yè)參數(shù)，對提升采摘性能具有重要的理論指導(dǎo)作用。

圖1.香菇采收末端執(zhí)行器及其工作過程

圖2.批量化香菇采摘單元工作過程

該研究構(gòu)建了香菇采摘試驗平臺，并進行了試驗室內(nèi)模擬采摘試驗和香菇生產(chǎn)工廠實地采摘試驗（圖3）。試驗結(jié)果驗證了新型機械化采摘模式和末端執(zhí)行器，可提高采摘效率，具有很強的有效性和可行性，研究團隊以此為基礎(chǔ)設(shè)計了適用于香菇生產(chǎn)線的批量采收裝（圖4）備。該技術(shù)有望為提高香菇采摘環(huán)節(jié)的工廠化生產(chǎn)提供了重要核心裝備，為打造食用菌智慧工廠化生產(chǎn)和綠色發(fā)展提供了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)方案，對國際香菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向產(chǎn)生重要引領(lǐng)性作用。

圖3.香菇采摘試驗臺

圖4.香菇批次性采收機整機設(shè)計圖

該研究得到了山東省重大科技創(chuàng)新工程項目、國家自然科學(xué)基金和山東省棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的資助。

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.compag.2023.108593

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波