近日，機(jī)械與電子工程學(xué)院苑進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)在《Computers and Electronics in Agriculture》在線發(fā)表了題為“Design of a novel end-effector for robotic bud thinning of Agaricus bisporus mushrooms”的研究論文。陶凱博士為該論文的第一作者，苑進(jìn)教授為該論文的通訊作者。

雙孢蘑菇是目前世界上栽培最廣泛、產(chǎn)量最多、消費(fèi)最多的食用菌。雙孢菇疏蕾環(huán)節(jié)需要大量人工作業(yè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本高，限制了雙孢菇產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。菇蕾生長在栽培床上，作業(yè)空間有限，對疏蕾模式和末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)提出了極高的要求，一直是世界雙孢菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的卡脖子技術(shù)。該研究針對菇蕾生長密集、目標(biāo)小、疏蕾時(shí)不能損傷其它菇蕾、菇床不能有殘留和疏蕾后丟棄的特點(diǎn)，在國際上首次提出了一種新疏蕾模式，并創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種新型的雙孢菇疏蕾末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)低損傷、高效疏蕾。通過疏蕾動(dòng)態(tài)過程有限元分析，明確了疏蕾過程中末端執(zhí)行器部件-菇蕾-基質(zhì)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)，對提升疏蕾性能具有重要的理論依據(jù)。

圖1. 末端執(zhí)行器疏蕾過程的有限元分析和CFD分析

該研究構(gòu)建了雙孢菇疏蕾機(jī)器人平臺，并進(jìn)行了室內(nèi)模擬疏蕾試驗(yàn)，對疏蕾過程進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的疏蕾模式和末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)在雙孢菇疏蕾機(jī)器人中的有效性和可行性，突破了雙孢菇疏蕾的瓶頸問題，本研究針對雙孢菇工廠化生產(chǎn)中的疏蕾作業(yè)需求，攻克雙孢菇疏蕾技術(shù)瓶頸，可提高單位面積產(chǎn)量、優(yōu)級品率和原料轉(zhuǎn)化率，對提高雙孢菇產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展意義重大，同時(shí)該論文開發(fā)的雙孢菇機(jī)器人疏蕾方法具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。

圖2. 疏蕾試驗(yàn)

該研究得到了國家自然科學(xué)基金和山東省重大科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compag.2023.107880

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波