近日，機(jī)電學(xué)院苑進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)《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(jìn)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(guó)栽培最廣泛、產(chǎn)量最多、消費(fèi)最多的食用菌之一，具有很高營(yíng)養(yǎng)、藥用和保健價(jià)值，被譽(yù)為“菇中皇后”。 我國(guó)香菇產(chǎn)量年產(chǎn)量高達(dá)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(guó)際上擁有絕對(duì)話語(yǔ)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(shì)。然而，目前香菇采摘環(huán)節(jié)仍嚴(yán)重依賴大量人工、費(fèi)時(shí)費(fèi)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(zhǎng)密集，采摘作業(yè)空間極其有限，且需短時(shí)間內(nèi)完成采摘，機(jī)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(duì)香菇生長(zhǎng)密集、采摘易損傷、高速采摘等需求，該研究首創(chuàng)了香菇機(jī)械化采摘新模式，并創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種新型的香菇采收末端執(zhí)行器（圖1），實(shí)現(xiàn)低損傷、高效采摘。通過采摘過程動(dòng)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(jī)理，優(yōu)化了末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和作業(yè)參數(shù)，對(duì)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(yàn)平臺(tái)，并進(jìn)行了試驗(yàn)室內(nèi)模擬采摘試驗(yàn)和香菇生產(chǎn)工廠實(shí)地采摘試驗(yàn)（圖3）。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了新型機(jī)械化采摘模式和末端執(zhí)行器，可提高采摘效率，具有很強(qiáng)的有效性和可行性，研究團(tuán)隊(duì)以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(duì)國(guó)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(yàn)臺(tái)

圖4.香菇批次性采收機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)圖

該研究得到了山東省重大科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目、國(guó)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