侯廣宇,雷小潔,袁子喻,甄軍全,劉繼展,謝學(xué)軍

(1. 江蘇大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 鎮(zhèn)江 212013;2.常州工學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,江蘇 常州 213032)

0 引言

當(dāng)前,設(shè)施溫室草莓種植占據(jù)90%,其中的高架草莓生產(chǎn)由于光照和通風(fēng)條件好、清潔、省力等優(yōu)勢(shì)不斷擴(kuò)大[1-2]。然而,目前高架草莓采摘作業(yè)仍完全依賴人工,勞動(dòng)力占用極多且生產(chǎn)效率低;同時(shí),草莓采收后因二次運(yùn)輸、再包裝造成額外損傷以及兼顧采摘與車輛操控引起勞動(dòng)強(qiáng)度增加成為當(dāng)前草莓生產(chǎn)的主要實(shí)際問(wèn)題。

采摘車是輔助人工實(shí)現(xiàn)果蔬舒適高效采摘、運(yùn)送的現(xiàn)場(chǎng)裝備,發(fā)達(dá)國(guó)家先后推出了多種草莓采摘車。在壟栽方面, PBZ LLC[3]開(kāi)發(fā)了一種“人趴式”草莓采摘車,由人趴扶在采摘車上進(jìn)行作業(yè),但不適用于高架環(huán)境。在高架方面,日本采用“手推軌道車”的作業(yè)方式,在進(jìn)行采摘作業(yè)的同時(shí)需人為操控采摘車在高架軌道上行走,使人的大部分精力浪費(fèi)于操控駕駛上,效率低下。沈農(nóng)草莓團(tuán)隊(duì)使用“人坐腳蹬車”方式在棚下駕乘實(shí)現(xiàn)草莓采摘,但仍需人助力行走,不適宜長(zhǎng)時(shí)間勞作,采摘效率低。在其它類型的采摘車方面,廣西大學(xué)任曉智[4]設(shè)計(jì)了智能芒果高空采摘車,山東理工大學(xué)劉廣新[5]設(shè)計(jì)了冬棗輔助采摘車,沈陽(yáng)航空航天大學(xué)陳章恒[6]設(shè)計(jì)了菠蘿采摘車,而這些采摘車需要莓農(nóng)在采摘的同時(shí)控制車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)且需要采收后對(duì)草莓進(jìn)行二次運(yùn)輸和包裝。

針對(duì)現(xiàn)有研究的不足,筆者擬開(kāi)發(fā)一種面對(duì)高架環(huán)境的駕乘式草莓采摘車,在達(dá)到高采摘效率目標(biāo)的同時(shí)兼具乘坐舒適及隨采隨包裝的能力。

1 高架草莓采摘車設(shè)計(jì)目標(biāo)

本研究設(shè)計(jì)的總目標(biāo)是通過(guò)乘坐高架草莓采摘車降低勞動(dòng)力強(qiáng)度和用工量,提升采摘效率。具體目標(biāo)包括:

1)采摘行為辨識(shí)的智能操控:通過(guò)捕捉莓農(nóng)采摘?jiǎng)幼髯灾骺刂撇葺烧囘\(yùn)動(dòng)狀態(tài),莓農(nóng)可將全部精力放于采摘上,解放手腳,提高采摘效率。

2)滿足現(xiàn)場(chǎng)初加工隨采隨包裝的要求:可實(shí)現(xiàn)同步機(jī)載采摘—稱重—語(yǔ)音提示—打標(biāo)簽—包裝的連續(xù)性工作,有效減少草莓因重復(fù)搬運(yùn)再包裝造成的損傷且兼具休閑娛樂(lè)功能。

3)保證莓農(nóng)長(zhǎng)時(shí)間勞作的舒適性:基于人機(jī)工程學(xué)理論,通過(guò)在空間范圍內(nèi)對(duì)莓農(nóng)采摘時(shí)的身體方位進(jìn)行合理規(guī)劃,有效減少莓農(nóng)因長(zhǎng)時(shí)間勞作造成的不適。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 整體方案

草莓采摘車主要由相機(jī)、伸縮云臺(tái)、單向輪、車體外殼、車體內(nèi)架、曲面門(mén)、內(nèi)部控制系統(tǒng)、草莓稱重裝置、彈性輔助啟停裝置、彈性輔助加速裝置、乘坐椅、底盤(pán)部件及輪轂電機(jī)等部件組成,如圖1所示。

1.相機(jī) 2.伸縮云臺(tái) 3.車體外殼 4.彈性輔助加速裝置 5.彈性輔助啟停裝置 6.單向輪 7.內(nèi)部控制系統(tǒng) 8.底盤(pán)部件 9.輪轂電機(jī) 10.乘坐椅 11.曲面門(mén) 12. 車體內(nèi)架 13. 草莓稱重裝置圖1 草莓采摘車整體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Overall structure of strawberry picking truck

1)草莓采摘車采用輪式結(jié)構(gòu)在高架環(huán)境中行走作業(yè),從而有效解決及狹小空間通行問(wèn)題。

2)通過(guò)設(shè)計(jì)智能操控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人手行為識(shí)別和草莓采摘車啟?？刂?以達(dá)到采摘作業(yè)時(shí)對(duì)草莓采摘車的智能操控。

3)為滿足現(xiàn)場(chǎng)隨采隨包裝的要求,配備草莓稱重裝置,草莓包裝盒可直接放于稱重傳感器上,實(shí)現(xiàn)稱重-語(yǔ)音提示-打標(biāo)簽-包裝連續(xù)作業(yè)。

4)采摘空間基于人機(jī)工程理論進(jìn)行設(shè)計(jì),莓農(nóng)乘坐草莓采摘車時(shí)腳部可輕松觸發(fā)彈性輔助啟停裝置,身體各個(gè)部位不受內(nèi)架空間限制,且左右方向采摘不會(huì)因大幅扭身產(chǎn)生不舒適,乘坐更舒適。

2.2 智能操控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 人手行為識(shí)別系統(tǒng)

為使人全部精力應(yīng)用于采摘,減少注意力在草莓采摘和操控駕駛之間頻繁切換,開(kāi)發(fā)了人手行為識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要對(duì)視場(chǎng)內(nèi)采摘姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別,當(dāng)人手伸出車體開(kāi)始采摘?jiǎng)幼鲿r(shí),相機(jī)對(duì)該動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別,確定為采摘?jiǎng)幼髦?控制采摘車停止前進(jìn);而當(dāng)采摘結(jié)束后,控制采摘車?yán)^續(xù)勻速前進(jìn),直到下一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。

2.2.1.1 人手行為識(shí)別系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

人手行為識(shí)別系統(tǒng)硬件部分由三維深度傳感器、云臺(tái)伸縮桿及jetson nano上位機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。其中,三維深度傳感器采用RealsenseD435,有效深度探測(cè)距離為(0.1m,10m),水平視場(chǎng)角度范圍為65.5°,豎直視場(chǎng)角度范圍為91.2°;上位機(jī)系統(tǒng)采用jetson nano開(kāi)發(fā)板,通過(guò)USB3.0接口進(jìn)行兩者連接。

人手行為識(shí)別系統(tǒng)軟件部分基于Ubuntu18.04系統(tǒng)、python語(yǔ)言、Visual Studio Code軟件框架,使用labelme軟件對(duì)圖像標(biāo)注,使網(wǎng)絡(luò)擁有更強(qiáng)的泛化性能。其中,在相機(jī)視場(chǎng)下莓農(nóng)的手離開(kāi)車體即為有采摘意圖。搭建深度學(xué)習(xí)pytorch框架,通過(guò)yolov4-tiny輕量級(jí)模型對(duì)莓農(nóng)在采摘車上有采摘意圖和無(wú)采摘意圖進(jìn)行識(shí)別。yolov4-tiny可以同時(shí)完成有無(wú)采摘意圖的分類與回歸,避免過(guò)擬合,經(jīng)過(guò)下采樣和上采樣的數(shù)據(jù)相互融合,能夠有效分割識(shí)別出采摘意圖信息(即手離開(kāi)車體),實(shí)現(xiàn)分類識(shí)別。

2.2.1.2 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

jetson nano包含40位GPIO口,引入GPIO庫(kù),通過(guò)import serial引入U(xiǎn)SART通訊方式。其中,port="/dev/ttyTHS1",波特率為115200,bytesize采用serial.EIGHTBITS,parity采用serial,stopbits采用serial.STOPBITS_ONE方式。if str(predicted_class)=="Picking" and float(score) >0.9,serial_port.write("1 ".encode()),即在識(shí)別到采摘意圖而且識(shí)別得分高于0.9時(shí)發(fā)送字符串1,實(shí)現(xiàn)上到下的信號(hào)輸出。

2.2.1.3 相機(jī)布置方案

相機(jī)空間布置方法如圖2所示。相機(jī)高度可通過(guò)伸縮云臺(tái)依據(jù)莓農(nóng)乘坐高度進(jìn)行調(diào)節(jié),具體關(guān)系為

h′=i+0.75h

(1)

其中,h為莓農(nóng)身高(cm);i為草莓采摘車底盤(pán)距地面高度(cm);根據(jù)座椅高度z確定乘坐高度h′(cm)。

伸縮云臺(tái)高度l區(qū)間為(125cm,160cm),向下傾斜角度為

β=θ1/2=32.7°

(2)

其中,β為向下傾斜角度(°);θ為相機(jī)豎直視場(chǎng)范圍(°)。

圖3所示為相機(jī)視場(chǎng)布置實(shí)際場(chǎng)景,可保證視場(chǎng)內(nèi)對(duì)人體姿態(tài)-采摘行為-左右單行高架信息進(jìn)行獲取。

圖3 實(shí)際相機(jī)視場(chǎng)布置Fig.3 Actual camera field of view layout

2.2.2 手腳輔助式控制系統(tǒng)

為保證采摘過(guò)程中草莓采摘車能夠自動(dòng)啟停,設(shè)計(jì)了手腳輔助式控制系統(tǒng)。在接收人手識(shí)別系統(tǒng)發(fā)送的字符串信號(hào)和人腳部觸發(fā)信號(hào)后,將其轉(zhuǎn)化為控制命令。該系統(tǒng)采用隱藏式內(nèi)部結(jié)構(gòu),控制系統(tǒng)安置在底盤(pán)下方位置以保證與莓農(nóng)腳部不產(chǎn)生接觸,同時(shí)采用“一層供電、二層控制”的雙層設(shè)計(jì)。

控制系統(tǒng)硬件部分主要由接近開(kāi)關(guān)、STM32F104開(kāi)發(fā)板、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、輪轂電機(jī)、光耦離合及各種轉(zhuǎn)壓模塊組成,如圖4所示。

圖4 手腳控制系統(tǒng)硬件框圖Fig.4 Control system hardware block diagram

STM32F104開(kāi)發(fā)板包含多個(gè)信號(hào)輸入口和信號(hào)輸出口,信號(hào)輸入口接收jetson nano發(fā)送的字符串。STM32F104開(kāi)發(fā)板和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接,伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)輪轂電機(jī)進(jìn)行控制。4路方向接近開(kāi)關(guān)對(duì)草莓采摘車相對(duì)高架的空間位置進(jìn)行感應(yīng),感應(yīng)信號(hào)通過(guò)光耦離合發(fā)給STM32F104開(kāi)發(fā)板,實(shí)現(xiàn)草莓采摘車的方向調(diào)整。剎車和加速接近開(kāi)關(guān)通過(guò)彈性輔助機(jī)械剎車裝置和彈性輔助機(jī)械加速裝置觸發(fā)。各接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)電壓由光耦離合轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為3.3V,將命令信號(hào)傳給STM32F104開(kāi)發(fā)板,實(shí)現(xiàn)手腳控制草莓采摘車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)稱重-包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3.1 采摘工作流程

現(xiàn)場(chǎng)初加工系統(tǒng)能在盒子裝滿草莓時(shí)進(jìn)行自動(dòng)語(yǔ)音提示,協(xié)助人工采摘,其工作流程如圖5所示。該方案可減少草莓搬運(yùn)再包裝流程及草莓損傷,大幅降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖5 工作流程Fig.5 Workflow

2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)稱重-包裝系統(tǒng)

在乘坐草莓采摘車進(jìn)行采摘作業(yè)時(shí),莓農(nóng)可將采摘完的草莓直接放包裝盒中稱重。針對(duì)市場(chǎng)上一種大小為11cm×8cm×6cm的草莓包裝盒,系統(tǒng)通過(guò)感應(yīng)草莓+草莓包裝盒質(zhì)量自動(dòng)語(yǔ)音提示,以實(shí)現(xiàn)稱重—語(yǔ)音提示—打標(biāo)簽—包裝的連續(xù)作業(yè)模式。

圖6中,草莓包裝盒和稱重傳感器連接支撐裝置,內(nèi)部裝有稱重傳感器,莓農(nóng)可將采摘后的草莓放置于該支撐裝置上方的草莓包裝盒中進(jìn)行稱重。稱重傳感器基于力-電效應(yīng),將草莓包裝盒的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成與被稱物體質(zhì)量成一定函數(shù)關(guān)系的電信號(hào);該電信號(hào)經(jīng)過(guò)稱重傳感器信號(hào)輸入口和AD轉(zhuǎn)換電路后,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入到核心處理器中;核心處理器根據(jù)設(shè)置的輸入量(即質(zhì)量大小)進(jìn)行判斷、分析。同時(shí),語(yǔ)音模塊實(shí)時(shí)接收信號(hào),當(dāng)達(dá)到設(shè)置重量0.5kg時(shí),自動(dòng)進(jìn)行語(yǔ)音提示。

1.草莓包裝盒 2.草莓包裝盒和傳感器連接支撐裝置 3.稱重傳感器 4.稱重傳感器信號(hào)輸入口 5.AD轉(zhuǎn)換模塊 6.核心處理器 7.供電口 8.語(yǔ)音模塊 9.OLED顯示器圖6 現(xiàn)場(chǎng)稱重-包裝系統(tǒng)Fig.6 On-site Weighing-Packaging System

2.4 基于人機(jī)工程的舒適乘坐空間設(shè)計(jì)

為充分考慮到草莓采摘車的乘坐舒適性,保證身體姿態(tài)為坐姿時(shí)腿部不受內(nèi)架空間限制,且采摘時(shí)不會(huì)因左右大幅扭身產(chǎn)生不適,基于人機(jī)工程學(xué)理論對(duì)采摘車乘坐空間進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2021年4月3日,在常州一號(hào)農(nóng)場(chǎng)高架草莓園進(jìn)行實(shí)地測(cè)量,測(cè)量的參數(shù)主要包括栽培槽寬度、過(guò)道寬度、高架高度等,如表1所示。實(shí)地測(cè)量高架過(guò)道寬度最窄為646mm,栽培槽寬度在229～235mm之間,高架高度在905～942mm之間。

表1 設(shè)施高架調(diào)研參數(shù)

草莓采摘車要求單人乘坐,內(nèi)部乘車空間大于莓農(nóng)最大活動(dòng)空間,而車體寬度小于高架過(guò)道最窄長(zhǎng)度,同時(shí)留有最大乘坐空間?；谡{(diào)研數(shù)據(jù),將車寬定為600mm;為滿足車體高度高于高架高度,將車高定為900mm。同時(shí),乘坐椅要預(yù)留一定空間,將草莓采摘車整體長(zhǎng)度定為1200mm,草莓駕乘采摘車整體高度×寬度×長(zhǎng)度為900mm×600mm×1200mm。

對(duì)40個(gè)人在乘坐椅舒適坐姿高度下(35cm)抽樣調(diào)查,發(fā)現(xiàn)人在乘坐時(shí)腿伸出距離、腿部高度和身高有關(guān),數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)得出分布規(guī)律圖,其中身高和累計(jì)數(shù)目之間呈正態(tài)分布規(guī)律。正態(tài)分布峰值為身高174cm,腿部伸出平均長(zhǎng)度為66.7cm。因乘坐椅上會(huì)占據(jù)一定乘坐面積,故將乘坐椅邊緣到彈性輔助啟停裝置的水平距離定為55cm,該范圍內(nèi)可輕松腳踏油門(mén)剎車模塊。

表2 數(shù)組人體舒適坐姿狀態(tài)下的數(shù)據(jù)

2.4.1 車體內(nèi)架空間設(shè)計(jì)

車體內(nèi)架結(jié)構(gòu)分為上下兩部分,如圖7所示。

其中,上部分對(duì)車體和草莓稱重裝置起到固定支撐作用;下部分是整車承力架,與底盤(pán)固定;側(cè)邊有一對(duì)車體側(cè)面支撐點(diǎn),用于防止車體晃動(dòng)。

根據(jù)表2數(shù)據(jù),人體在舒適坐姿下腿抬起高度最大為45cm,為保證腿部活動(dòng)空間充裕,將下部分高度定為55cm。車架上部分留有上下間距H′為25cm的空間,用于存放空草莓包裝盒子。針對(duì)上述規(guī)格草莓包裝盒,上部空間可同時(shí)存放15個(gè)草莓包裝盒。

該設(shè)計(jì)可充分減少傳統(tǒng)采摘過(guò)程中需要更換包裝盒損失的時(shí)間,采下的草莓可直接出售。同時(shí),有效減少草莓損傷,保證連續(xù)、高效采摘。

2.4.2 左右舒適采摘空間設(shè)計(jì)

據(jù)實(shí)際考察結(jié)果,采摘時(shí)左右扭身程度對(duì)采摘舒適度影響較大。為使乘坐草莓采摘車采摘更加輕松,設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式乘坐椅和旋轉(zhuǎn)角度限位機(jī)構(gòu)。

在該機(jī)構(gòu)中,乘坐椅可隨采摘者身體扭動(dòng)而旋轉(zhuǎn);同時(shí),在最大舒適采摘位設(shè)置限位機(jī)構(gòu),使莓農(nóng)不會(huì)因上身大幅度扭轉(zhuǎn)造成與下半身之間不協(xié)調(diào),從而帶來(lái)不適。

設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)角度限位機(jī)構(gòu),使乘坐椅保持在最大旋轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)。在確定最大旋轉(zhuǎn)角度時(shí),主要以乘坐椅旋轉(zhuǎn)角度為標(biāo)準(zhǔn)。如圖8所示,在保持身體豎直面和腿的側(cè)面為90°的角度旋轉(zhuǎn)時(shí),圓圈部位為最大舒適采摘位。正常坐姿下,雙腿和車體邊緣距離決定乘坐椅旋轉(zhuǎn)角度大小,車內(nèi)空間大小由高架寬度決定,雙腿和車體邊緣距離由車內(nèi)空間、旋轉(zhuǎn)椅尺寸、莓農(nóng)本身各種參數(shù)決定。

根據(jù)以上參數(shù),確定乘坐椅旋轉(zhuǎn)角度大小。建立數(shù)學(xué)模型為

(3)

其中,k為車體中心距離車體邊緣距離(cm);c為乘坐椅長(zhǎng)度(cm);b為乘坐椅寬度(cm);a為人體正常坐姿下腿部前端到乘坐椅邊緣距離(cm);γ為乘坐比例系數(shù)。

γ∈(0.7,0.95)c

(4)

乘坐比例系數(shù)由莓農(nóng)自身乘坐舒適度決定,通過(guò)該模型可以根據(jù)莓農(nóng)乘坐舒適度設(shè)置乘坐椅旋轉(zhuǎn)角的大小。

3 試驗(yàn)與結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)材料

為驗(yàn)證智能草莓采摘車實(shí)際工作性能,在實(shí)驗(yàn)室按照與實(shí)際高架1:1的比例搭建仿真高架,兩側(cè)高架全長(zhǎng)6m,高架間距離為80cm,單側(cè)高架草莓模型密度為9個(gè)/m,草莓顏色介于紅色和綠色之間。其中,單行里紅色草莓平均5個(gè)/m,紅綠草莓2個(gè)/m,綠色草莓2個(gè)/m,30個(gè)41cm×27cm×19cm白色泡沫箱作為草莓承載架,仿真高架寬度為27cm,地面為光滑水泥地面。

3.2 試驗(yàn)方法

規(guī)定車體中心距離車體邊緣距離k為車寬的1/2(即30cm),乘坐椅寬度b為33cm,長(zhǎng)度c為33cm。人體正常坐姿下腿部前端到凳子邊緣距離和身高由采摘人自身決定。分別在構(gòu)建的仿真高架環(huán)境和實(shí)際高架環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)分為草莓采摘車識(shí)別運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)初加工采摘系統(tǒng)采摘效率試驗(yàn)。

2)試驗(yàn)二:分析采摘效率大小,設(shè)置兩組對(duì)比試驗(yàn)。第1組乘坐搭載現(xiàn)場(chǎng)初加工采摘系統(tǒng)的草莓采摘車進(jìn)行生產(chǎn)性人工采摘,設(shè)置采摘車速度為0.7m/s;第2組采用傳統(tǒng)采摘方式,由采摘人邊行走邊拿筐采摘。兩組試驗(yàn)均需要對(duì)采摘后的草莓進(jìn)行稱重計(jì)量-分盒包裝-打標(biāo)簽,記錄兩組各采摘5kg草莓所用時(shí)間和草莓損傷情況。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.3.1 采摘車識(shí)別控制結(jié)果與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

草莓采摘車在高架中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整車的智能控制,具有可行性。試驗(yàn)結(jié)果表明:

1)3組人身高位于165cm-178cm之間,根據(jù)模型確定了草莓采摘車旋轉(zhuǎn)乘坐椅旋轉(zhuǎn)角度,其在正常坐姿和扭身采摘情況下感受皆為舒適。

2)草莓采摘車以0.7m/s的速度前進(jìn),6m的距離采摘時(shí)間為49.7s,4m的距離采摘時(shí)間為34.23s,2m的距離采摘時(shí)間為15.23s,部分采摘時(shí)間被采摘?jiǎng)幼髯R(shí)別準(zhǔn)確率所影響。

綜合試驗(yàn)結(jié)果可知:草莓采摘車動(dòng)作識(shí)別控制平均準(zhǔn)確率為85%以上,表明草莓采摘車能夠達(dá)到實(shí)際采摘作業(yè)要求,且更適合長(zhǎng)距離全生產(chǎn)性采摘作業(yè)。

3.3.2 現(xiàn)場(chǎng)初加工采摘試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

草莓采摘車在高架中可以實(shí)時(shí)進(jìn)行草莓稱重與包裝,是可行的方案。試驗(yàn)結(jié)果表明:

1)乘坐草莓采摘車生產(chǎn)性采摘5kg成熟草莓共前進(jìn)8m,而人行走采摘共前進(jìn)12.5m,說(shuō)明乘坐草莓采摘車采凈草莓率更高。因?yàn)槿诉呅凶哌吥每鸩烧姆绞綍?huì)因一次采摘量有限,導(dǎo)致一部分時(shí)間浪費(fèi)于草莓運(yùn)輸途中,而草莓采摘車很好地解決了這一問(wèn)題。

2)乘坐草莓采摘車作業(yè)對(duì)草莓的損傷率低于常規(guī)采摘方式。由于人行走采摘需要對(duì)每一次采完的草莓進(jìn)行稱重,而且要在達(dá)到5kg左右時(shí)對(duì)草莓進(jìn)行分選包裝,容易造成草莓二次損傷;而乘坐草莓采摘車的草莓只需經(jīng)歷采摘-包裝一次損傷,大大降低了草莓損傷率。同時(shí),草莓采摘車配備了無(wú)損高效采摘系統(tǒng)配備語(yǔ)音提示功能,讓采摘者能夠隨時(shí)知道采摘量,以便進(jìn)行打標(biāo)簽工作,大大節(jié)省了采摘時(shí)間,且勞動(dòng)強(qiáng)度較低,感覺(jué)更為舒適。

綜合試驗(yàn)結(jié)果可知:草莓采摘車能夠達(dá)到實(shí)際作業(yè)生產(chǎn)要求,可以減輕莓農(nóng)的作業(yè)疲勞程度,解放勞動(dòng)力,取代了傳統(tǒng)的行走采摘模式。

4 結(jié)論

1)針對(duì)高架環(huán)境下人工采摘草莓勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種面對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的駕乘式草莓采摘車。通過(guò)在仿真高架和實(shí)際高架環(huán)境中的試驗(yàn)可知:相比于傳統(tǒng)采摘模式,采摘車能夠在滿足實(shí)際作業(yè)生產(chǎn)要求的前提下有效減少莓農(nóng)因長(zhǎng)時(shí)間勞作造成的不適,解放手腳,提高采摘效率。

2)智慧休閑農(nóng)業(yè)在不斷發(fā)展,未來(lái)可將駕乘式草莓采摘車率先在江蘇省內(nèi)進(jìn)行推廣,相信會(huì)給高架草莓采摘旅游業(yè)發(fā)展帶來(lái)巨大效益,并有機(jī)會(huì)向全國(guó)推廣普及,發(fā)展前景廣闊。