摘要：實(shí)現(xiàn)菠蘿的機(jī)械化采摘對(duì)于提升我國(guó)菠蘿國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。針對(duì)我國(guó)菠蘿采收機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀，從采收方式、工作原理、機(jī)械化程度等角度對(duì)現(xiàn)有采收裝備進(jìn)行梳理，將菠蘿機(jī)械化采收技術(shù)與裝備劃分為人工采摘輔助設(shè)備、半機(jī)械化采摘設(shè)備、機(jī)械化采摘設(shè)備和自動(dòng)化采摘設(shè)備，從人工輔助到智能采摘，技術(shù)提升顯著但各有優(yōu)劣：輔助設(shè)備便捷但省力有限，半機(jī)械化效率不高，機(jī)械化高效但果實(shí)易發(fā)生損傷，智能采摘減損但效率有待提升。在此基礎(chǔ)上，歸納我國(guó)菠蘿采收機(jī)械存在農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合不夠，智能化識(shí)別和定位不準(zhǔn)確，采摘損傷率高和采摘機(jī)結(jié)構(gòu)不完善等問(wèn)題，并提出農(nóng)機(jī)農(nóng)藝協(xié)同發(fā)展規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化種植模式，加強(qiáng)基礎(chǔ)性研究因地制宜優(yōu)化采收方案和多學(xué)科領(lǐng)域交叉融合實(shí)現(xiàn)采摘自動(dòng)化與智能化的發(fā)展建議，以期為菠蘿采摘機(jī)械的后續(xù)研究和發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：菠蘿；采收機(jī)；末端執(zhí)行器；視覺識(shí)別

中圖分類號(hào)：S225.99

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-5553 （2024） 12-0066-07收稿日期：2023年4月25日

修回日期：2023年6月19日

*基金項(xiàng)目：中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（1630062024031）； 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)中心科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（CATASCXTD202409）； 2022年省級(jí)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略專項(xiàng)資金種業(yè)振興項(xiàng)目（2022—NPY—00—031）； “十四五”廣東省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項(xiàng)目（2022SDZG03—06）； 海南省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（ZDYF2023XDNY058）；中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院中央公益性科研院所基本業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)2022年科技“揭榜掛帥”項(xiàng)目（1630062022005）

第一作者：李海亮，男，1987年生，黑龍江齊齊哈爾人，博士，副研究員；研究方向?yàn)楣卟墒昭b備。E-mail：lihailiang@126.com

通訊作者：孫偉生，男，1979年生，陜西涇陽(yáng)人，碩士，副研究員；研究方向?yàn)椴ぬ}高效種植。E-mail：gcxylhl@163.comResearch status and development trend of pineapple harvesting machinery in China

Li Hailiang^{1， 2}， Sun Haitian¹， Wang Hongxuan¹， Xue Zhong¹， Hu Jun³， Sun Weisheng¹

（1. South Subtropical Crop Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Key Laboratory of Tropical Fruit Biology， Ministry of Agriculture amp; Rural Affairs， Key Laboratory of Hainan Province for Postharvest Physiology and Technology of Tropical Horticultural Products， Zhanjiang， 524091， China;

2. College of Mechanical and Electrical Engineering， Henan Agricultural University， Zhengzhou， 450002， China;

3. College of Engineering， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， 163319， China）

Abstract： Mechanized harvesting technology is an important bottleneck that restricts the development of pineapple industry， and achieving mechanized harvesting of pineapple is one of the important ways to transform the development mode of forest fruit industry， save cost and increase efficiency， and enhance the competitiveness of international market， as well as the research focus and difficulty of the whole mechanization and scale of pineapple production. In this paper， the development status of pineapple harvesting machinery in China is addressed， and the existing harvesting equipment is sorted out from the perspectives of harvesting mode， working principle and mechanization degree， and the pineapple mechanized harvesting technology and equipment are classified into manual picking auxiliary equipment， semi-mechanized picking equipment， mechanized picking equipment and intelligent picking equipment， and their research status and technical characteristics are elaborated and analyzed. Manual picking auxiliary equipment is simple in structure， easy to be operated and adaptable， but still requires a large amount of manpower and is not significant in terms of labor savings. Semi-mechanized picking equipment requires manual positioning and can only harvest one fruit at a time， making harvesting even less efficient than manual harvesting. Mechanized picking equipment enables batch harvesting of fruit， significantly improving harvesting efficiency and reducing labor requirements. However， it is not possible to harvest separately according to ripeness， and there are cases of fruit leakage and damage. Intelligent pineapple picking equipment can realize automatic pineapple picking and less damage to the fruit， which greatly liberates the labor force. However， the fruit picking efficiency is low due to the limitation of fruit identification rate and picking method. On this basis， the problems of pineapple harvesting machinery in China are summarized， and the development suggestions of intelligence， high efficiency and reliability are put forward so as to provide reference for the subsequent research and development of pineapple harvesting machinery.

Keywords： pineapple; gathering equipment; end-effector; visual recognition

0 引言

菠蘿為鳳梨科鳳梨屬陸生草本植物，是中國(guó)最具特色和優(yōu)勢(shì)的熱帶水果品種之一。由于其營(yíng)養(yǎng)豐富、汁甜味美的特點(diǎn)深受人們喜愛，目前是世界上僅次于香蕉和芒果的第三種熱帶水果。中國(guó)作為菠蘿十大主產(chǎn)國(guó)之一，主要集中在廣東、海南、廣西、福建、云南、臺(tái)灣等省區(qū)種植。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化，我國(guó)菠蘿的種植面積與產(chǎn)量也在逐年增加。

菠蘿采收具有季節(jié)性強(qiáng)、勞動(dòng)密集、勞動(dòng)強(qiáng)度大等特點(diǎn)，采收作業(yè)約占整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程勞動(dòng)成本的40%^［1］。然而，受菠蘿植株獨(dú)特的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)環(huán)境影響，目前主要依靠人工完成菠蘿的采收。隨著我國(guó)農(nóng)村青壯勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移、人口老齡化逐年加劇，人工勞動(dòng)成本逐年增高，限制了菠蘿產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。為了解決勞動(dòng)力耗費(fèi)大、生產(chǎn)成本高、工作效率低等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)菠蘿采收機(jī)械化迫在眉睫。為此，部分研究學(xué)者已經(jīng)開展了相關(guān)科研工作，研發(fā)了一系列菠蘿采收裝備。

本文梳理近年來(lái)對(duì)菠蘿采收裝備的相關(guān)研究，闡述采收機(jī)械的研發(fā)現(xiàn)狀與性能特點(diǎn)，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況提出機(jī)械發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題，最后對(duì)我國(guó)菠蘿采收機(jī)械的研發(fā)重點(diǎn)進(jìn)行展望。

1 菠蘿采摘機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，菠蘿采摘設(shè)備按照機(jī)械化程度可分為人工采摘輔助設(shè)備、半機(jī)械化采摘設(shè)備、機(jī)械化采摘設(shè)備和智能化采摘設(shè)備，按照果實(shí)采摘方法的不同，可分為切斷式采摘^［2］、折斷式采摘^［3］和扭斷式采摘^［4］，本文按照機(jī)械化、智能化程度的不同進(jìn)行分類闡述。

1.1 人工采摘輔助設(shè)備

菠蘿成熟時(shí)果皮堅(jiān)硬且?guī)в忻⒋?，葉緣密布鋒利銳齒，人工采摘很容易造成手部傷損。與此同時(shí)，菠蘿果實(shí)離地高度0.5～1.0 m，采摘過(guò)程中需要農(nóng)戶頻繁的彎腰，勞動(dòng)繁重。采摘人員佩戴采摘輔助設(shè)備后可以以機(jī)械裝置為媒介完成菠蘿的采摘工作，避免與菠蘿果實(shí)直接接觸以減少人身?yè)p傷，并且采摘輔助機(jī)構(gòu)可以擴(kuò)大有效采收區(qū)間，降低彎腰頻率和幅度，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

針對(duì)菠蘿的結(jié)構(gòu)特征和生長(zhǎng)特點(diǎn)，羅雄輝等^［5］基于雙滑塊機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一款由夾緊結(jié)構(gòu)和剪切結(jié)構(gòu)組成的菠蘿采摘器。菠蘿采摘器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，單人即可完成采摘工作。采摘試驗(yàn)結(jié)果表明，菠蘿果實(shí)夾持成功率在98%以上，切斷成功率在95%以上，平均采摘時(shí)間為6 s，采摘過(guò)程中菠蘿果實(shí)和植株保存完好。馬興灶等^［6］基于菠蘿的生物學(xué)特征和生長(zhǎng)特點(diǎn)，提出先抓取果實(shí)后掰斷果柄的菠蘿采摘機(jī)械手方案，采用理論分析方法對(duì)抓緊力、拉桿拉力和掰斷果柄的推力進(jìn)行了估算，并進(jìn)一步利用UG建立三維模型，以此為基礎(chǔ)制作了樣機(jī)。該機(jī)械手依靠左右手柄控制采摘機(jī)構(gòu)完成抓取與翻轉(zhuǎn)工作，采摘成功率大于80%，平均采摘時(shí)間最短為13.5 s?；菁训?sup>［^7］利用3D打印技術(shù)制作一種可伸縮的菠蘿采摘機(jī)械裝置，并將機(jī)械手臂通過(guò)一系列軸承和支撐桿件安裝在三輪車上，不但降低了菠蘿采摘?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度，而且可提高果實(shí)運(yùn)輸能力。

成熟的菠蘿位于蓮座狀葉叢中心，果實(shí)周圍包裹的堅(jiān)硬且密實(shí)的菠蘿葉片阻礙了機(jī)械手從側(cè)面開展采摘作業(yè)，針對(duì)這一問(wèn)題部分學(xué)者提出了從果實(shí)正上方采摘的方案。朱義燈等^［8］設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易機(jī)械式菠蘿采摘裝置從菠蘿上方夾緊果實(shí)，通過(guò)握力把手操控剪切裝置切斷菠蘿莖基連接處，提起采摘裝置的同時(shí)果實(shí)隨之取出，以此完成菠蘿的采摘工作。劉曉飛等^［9］設(shè)計(jì)了一種基于曲柄滑塊、偏置直動(dòng)滑桿和多連桿傳動(dòng)式機(jī)構(gòu)的復(fù)合連桿式菠蘿采摘裝置。對(duì)關(guān)鍵的手持傳力機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力學(xué)仿真，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了以較小作用力完成切割的效果。實(shí)物樣機(jī)應(yīng)用測(cè)試結(jié)果表明，裝置采摘平均作業(yè)用時(shí)3.4 s，平均操作力為29.17 N，相比人工平均減少1.2 s，采收效率提高26%。

為了進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，部分人工采摘輔助設(shè)備在純機(jī)械式采摘機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了助力機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等。杜澤亮等^［10］基于仿生學(xué)和菠蘿可手工折斷果柄采收原理設(shè)計(jì)了一種半自動(dòng)機(jī)械手裝置。該裝置中的單片機(jī)可以接收傳感器反饋的信號(hào)進(jìn)而控制電機(jī)和旋轉(zhuǎn)采摘機(jī)構(gòu)依次完成菠蘿的抓合和掰取動(dòng)作，并且，該設(shè)計(jì)采用背架及肘托輔助裝置，使機(jī)器重量均勻分布，高度調(diào)節(jié)便捷，降低了菠蘿采摘機(jī)械手的操控難度和勞動(dòng)強(qiáng)度。

人工采摘輔助設(shè)備采用手持或背負(fù)設(shè)備的方式來(lái)調(diào)整果實(shí)采摘高度和角度，通過(guò)直接或間接方式控制采摘機(jī)構(gòu)以剪切或彎折等方式完成果柄分離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)菠蘿采摘。整體來(lái)說(shuō)此類設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧輕便，易于操作，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，降低了采收人員被菠蘿葉片、果實(shí)傷害的風(fēng)險(xiǎn)，果實(shí)損傷少、質(zhì)量高。然而，采摘輔助設(shè)備仍然要依靠人力來(lái)完成果實(shí)的定位和摘取動(dòng)作，并且采摘設(shè)備本身對(duì)于人來(lái)說(shuō)也是一種負(fù)載，因此在節(jié)省勞動(dòng)力方面的效果并不顯著。

1.2 半機(jī)械化采摘設(shè)備

菠蘿采收包括采摘和轉(zhuǎn)運(yùn)兩個(gè)環(huán)節(jié)，菠蘿的半機(jī)械化采摘包括人工采摘后借助采收平臺(tái)收集、運(yùn)輸果品和人工操控菠蘿采摘設(shè)備實(shí)現(xiàn)菠蘿機(jī)械化采摘兩種形式，這種機(jī)械與人工相結(jié)合的半機(jī)械化采摘方式能夠有效提高工作效率，降低工作強(qiáng)度。半機(jī)械化采收裝備主要包括采收平臺(tái)和半自動(dòng)采摘機(jī)。

針對(duì)中國(guó)菠蘿生產(chǎn)區(qū)的情況，鄭爽等^［11］研發(fā)了一款菠蘿采收車。采收車采用高地隙履帶動(dòng)力底盤，能在菠蘿田間行駛而不觸碰菠蘿果實(shí)。工作時(shí)，采收車在前方緩慢行駛，緊隨的采收工人將成熟的菠蘿摘下后放置于車廂后方的輸送果實(shí)的裝置上，經(jīng)輸送帶運(yùn)輸至裝載車廂，完成裝箱工作。7YLZG-600型履帶自走式高床作業(yè)機(jī)底盤采用窄形履帶行走機(jī)構(gòu)，軌距間隙和平臺(tái)高低可調(diào)整，對(duì)不同品種、不同高矮的菠蘿種植園具有很好的適應(yīng)性，配合人工輔助采摘可有效提高工作效率，減少人工運(yùn)輸成本。

將手動(dòng)采摘菠蘿轉(zhuǎn)化為人工控制采摘菠蘿也是一種實(shí)現(xiàn)菠蘿機(jī)械化采摘的方式。劉玉杰^［12］、Zhang^［13］等為了實(shí)現(xiàn)菠蘿的機(jī)械化采摘，分別提出了菠蘿半自動(dòng)采摘機(jī)的設(shè)計(jì)方案。操作人員可駕駛采摘機(jī)在田間行駛，并通過(guò)控制機(jī)械手單元實(shí)現(xiàn)菠蘿的空間定位和采摘。傅旻等^［14］采用機(jī)電一體化技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種半自動(dòng)擰取式菠蘿采摘收獲機(jī)。并對(duì)剪切式升降機(jī)構(gòu)和采摘機(jī)械爪等關(guān)鍵工作部件進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)、仿真分析與強(qiáng)度校核，優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案。通過(guò)粗定位、精確定位、果實(shí)夾緊、擰取果實(shí)和收集果實(shí)等操作完成菠蘿的采收作業(yè)。

半機(jī)械化采摘設(shè)備的應(yīng)用在提高菠蘿采收效率和降低工作強(qiáng)度方面效果顯著。傳統(tǒng)人工采收菠蘿需要人力以背負(fù)或挑擔(dān)子的形式將果實(shí)從田間運(yùn)送至開闊地，以便裝車轉(zhuǎn)運(yùn)，這一過(guò)程所需要的勞動(dòng)量占菠蘿采收過(guò)程的70%左右，菠蘿的高產(chǎn)、密植、采收期短和高溫天氣都增加了人工采收的難度。應(yīng)用采收平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)將田間采摘的菠蘿直接集中轉(zhuǎn)運(yùn)，工人不再承擔(dān)繁重的運(yùn)送工作。然而，采收平臺(tái)仍然過(guò)度依賴人工作業(yè)，解放勞動(dòng)力、改善工作環(huán)境等問(wèn)題沒有得到根本解決。半自動(dòng)采摘機(jī)需要人工進(jìn)行定位，并且單次只能采收一枚果實(shí)，采收效率甚至低于人工采收。

1.3 機(jī)械化采摘設(shè)備

機(jī)械化采摘設(shè)備只需確定菠蘿果實(shí)的位置區(qū)間而無(wú)需精確定位，便于采摘機(jī)構(gòu)的連續(xù)喂入實(shí)現(xiàn)菠蘿的批量采摘，采收效率得以明顯提升。

王新海等^［15］為了保證菠蘿采摘成功率提出一種互補(bǔ)采摘方法，即對(duì)于果實(shí)與莖稈連接強(qiáng)度低的菠蘿采用折斷方式采收，對(duì)于鏈接強(qiáng)度高的菠蘿采用切斷方式采收。試驗(yàn)結(jié)果表明，由于無(wú)法精準(zhǔn)定位切割位置，刀片會(huì)對(duì)菠蘿果實(shí)造成損傷。此類問(wèn)題在周巧鷗^［16］、劉子杰^［17］等研制的菠蘿采摘機(jī)中也有出現(xiàn)。針對(duì)這一問(wèn)題，部分菠蘿采收機(jī)設(shè)計(jì)了刀具升降機(jī)構(gòu)^［18］，雖然解決了刀具定位問(wèn)題，但刀具調(diào)整工作增加了菠蘿采收時(shí)長(zhǎng)，降低了采收效率。

鄧祥豐^［19］將四個(gè)末端執(zhí)行器組合成可自轉(zhuǎn)的采摘裝置，結(jié)合高地隙底盤、控制系統(tǒng)和收集部件等，提出一款高地隙自走式菠蘿采摘機(jī)的設(shè)計(jì)方案。采摘機(jī)通過(guò)采摘爪的水平旋轉(zhuǎn)掃略和夾爪夾持產(chǎn)生的復(fù)合運(yùn)動(dòng)完成菠蘿采摘?jiǎng)幼?，由于該設(shè)備采摘機(jī)構(gòu)高度固定，限制了機(jī)械爪的有效采摘區(qū)間，因此果實(shí)間的高差對(duì)采摘成功率有較大的影響。

趙華成等^［20］根據(jù)手工折斷果柄采收原理和仿生學(xué)理論，提出了菠蘿自動(dòng)采摘收集車的設(shè)計(jì)方案。機(jī)器前進(jìn)時(shí)利用采收機(jī)構(gòu)圓周方向均布的采摘刀片通過(guò)旋轉(zhuǎn)采摘方式切割菠蘿果實(shí)莖基處，并通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)送入收集存儲(chǔ)箱內(nèi)，完成菠蘿的采摘。旋轉(zhuǎn)式采摘機(jī)構(gòu)可以通過(guò)升降機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)離地高度，并且刀片在地面垂直方向上具有較大的采收空間，能夠適應(yīng)不同高度菠蘿的采摘需求。但菠蘿的采摘方向是自下而上，采摘刀片會(huì)對(duì)菠蘿莖基處的裔芽和葉片造成損傷，劉通^［21］、張俊昌^［22］等研制的菠蘿采摘機(jī)也存在同樣的問(wèn)題。

針對(duì)切割器定位難，容易損傷植株等問(wèn)題，劉天湖等^［23］研制了多柔性指滾筒菠蘿采收機(jī)，該設(shè)備通過(guò)兩組相對(duì)旋轉(zhuǎn)柔性指作用在菠蘿表面形成的折斷力矩完成菠蘿的采摘工作。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)菠蘿處于收獲可能性區(qū)域內(nèi)時(shí)，收獲率為78%，損傷率為8%，單個(gè)果實(shí)平均采收時(shí)間約為1 s。

李海亮等^［24］采用仿生學(xué)方法，模仿人手工摘取菠蘿的過(guò)程，研制一款4BQ-2A型梳齒式菠蘿聯(lián)合采收機(jī)。工作中拖拉機(jī)提供牽引動(dòng)力，地輪提供工作動(dòng)力。采摘時(shí)固定梳齒起到扶持菠蘿的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)梳齒擊打菠蘿莖稈，以此在果實(shí)花萼處產(chǎn)生折斷力矩摘取果實(shí)，而后菠蘿隨拾果梳齒提升至輸果系統(tǒng)中，經(jīng)由傳送帶送至高地隙集果運(yùn)輸平臺(tái)。由于該設(shè)備縱向采摘有效區(qū)間大，因此對(duì)果實(shí)之間的高差容錯(cuò)率高，采摘率可達(dá)到85.4%左右，工作效率為0.13 hm²/h。

菠蘿機(jī)械化采收設(shè)備實(shí)現(xiàn)了果實(shí)的批量采收，個(gè)別設(shè)備還實(shí)現(xiàn)了集采摘、撿拾、收集和運(yùn)輸一體化的全程機(jī)械化作業(yè)，顯著提高采收效率，降低所需勞動(dòng)力。但是由于菠蘿間的生長(zhǎng)進(jìn)程不同，菠蘿的成熟度存在個(gè)體差異，而機(jī)械化采收設(shè)備無(wú)法判別果實(shí)是否滿足采收條件，只能統(tǒng)一采收，導(dǎo)致部分果實(shí)沒有達(dá)到采摘標(biāo)準(zhǔn)，從而影響果實(shí)品質(zhì)。另外，機(jī)械化采摘裝備無(wú)法實(shí)現(xiàn)果實(shí)精準(zhǔn)定位，存在漏摘和果實(shí)、托芽損傷等情況。

1.4 智能化采摘設(shè)備

智能化采摘設(shè)備通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)主動(dòng)接近并初步定位目標(biāo)，運(yùn)用識(shí)別與定位系統(tǒng)獲取果實(shí)數(shù)字化圖像，基于圖像處理算法識(shí)別和確定果實(shí)精確位置，機(jī)械手接收指令后，末端執(zhí)行器開始進(jìn)行果實(shí)采摘^［25］。自1983年第一臺(tái)番茄采摘機(jī)器人問(wèn)世以來(lái)，采摘機(jī)器人的開發(fā)和研制得到了快速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于蘋果、草莓、葡萄、黃瓜等果蔬，但針對(duì)菠蘿智能化采摘設(shè)備的研究相對(duì)較少。

姜濤等^［26］設(shè)計(jì)菠蘿自動(dòng)采摘收集機(jī)。該機(jī)可遙控車身行走，通過(guò)傳感器檢測(cè)菠蘿位置，利用三自由度機(jī)械臂帶動(dòng)采摘切割機(jī)構(gòu)完成菠蘿采摘，并在傳輸機(jī)和搬運(yùn)機(jī)械手的配合下完成果實(shí)收集。該機(jī)可在人員遠(yuǎn)程操控的狀態(tài)下完成菠蘿的采摘與收獲，采收率可達(dá)到195株/h。次年，在前期研究基礎(chǔ)上，研發(fā)行架式自動(dòng)菠蘿采摘收獲機(jī)^［27］。該機(jī)通過(guò)攝像頭確定菠蘿所在位置，通過(guò)兩組機(jī)械臂配合采摘機(jī)構(gòu)完成果實(shí)采摘，工作效率提升至1 636株/h。衛(wèi)泓宇等^［28］研發(fā)一種自動(dòng)菠蘿采收機(jī)，該設(shè)備通過(guò)識(shí)別定位系統(tǒng)采集圖像，以此獲取菠蘿果實(shí)的坐標(biāo)，通過(guò)上位機(jī)控制履帶總成和采收裝置，以擰斷方式完成對(duì)菠蘿果實(shí)的采摘。

智能化采摘設(shè)備通常由末端執(zhí)行器、智能人工識(shí)別系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)行進(jìn)裝置和編程控制系統(tǒng)等主要部件組成。智能化采摘設(shè)備作業(yè)過(guò)程中，首先要通過(guò)視覺系統(tǒng)進(jìn)行果實(shí)的識(shí)別和定位，視覺系統(tǒng)性能的優(yōu)劣決定了果實(shí)識(shí)別和定位的精度，直接影響采摘的效果和效率^［29］。

雙目視覺是利用左右圖像收集所需信息，并通過(guò)三角測(cè)量原理獲得目標(biāo)點(diǎn)三維坐標(biāo)信息的方法，因其定位準(zhǔn)確而得到廣泛應(yīng)用^［30］。吳沛晟等^［31］研制的智能菠蘿采收機(jī)基于該技術(shù)獲得果實(shí)的坐標(biāo)，控制機(jī)械手完成對(duì)果實(shí)的采摘，采摘平均時(shí)間為36.3 s/株。何東健等^［32］以2個(gè)藍(lán)色妖姬T3200攝像頭構(gòu)成雙目視覺識(shí)別系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)果實(shí)的識(shí)別與定位，經(jīng)由控制系統(tǒng)控制行駛機(jī)構(gòu)、升降平臺(tái)和刀片高度，完成精準(zhǔn)采摘，并通過(guò)傳送機(jī)構(gòu)和收集裝置完成儲(chǔ)運(yùn)。針對(duì)雜草遮擋、重疊場(chǎng)景、光照不均、色差不明顯等場(chǎng)景下識(shí)別率低的問(wèn)題，張星等^［33］通過(guò)雙目深度相機(jī)的三角定位原理采集果實(shí)圖像，通過(guò)改進(jìn)的YOLOv3深度學(xué)習(xí)模型獲取果實(shí)二維坐標(biāo)，基于相機(jī)的SDK開發(fā)包獲取深度信息，以此得到空間定位坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)田間復(fù)雜環(huán)境下菠蘿果實(shí)的定位。試驗(yàn)訓(xùn)練環(huán)境下準(zhǔn)確率達(dá)到了95.5%，達(dá)到17.64幀/s的檢測(cè)速度。

李斌等^［34-36］針對(duì)菠蘿圖像識(shí)別進(jìn)行了多年的系統(tǒng)性研究工作。2010年，針對(duì)田間復(fù)雜環(huán)境中的青色菠蘿，采用圖像處理技術(shù)、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法，識(shí)別菠蘿果眼獲取中心點(diǎn)信息。引入層次聚類分類方法，對(duì)多個(gè)中心點(diǎn)進(jìn)行聚類分析，實(shí)現(xiàn)了田間復(fù)雜環(huán)境下的有效識(shí)別。經(jīng)過(guò)運(yùn)算，迎光條件下形心識(shí)別正確率達(dá)到85%。2012年，搭建了針對(duì)菠蘿的雙目視覺標(biāo)定平臺(tái)。并且，采用張正友算法對(duì)視覺傳感器進(jìn)行了標(biāo)定試驗(yàn)，確定了標(biāo)定算法。果實(shí)深度測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果表明，誤差可控制在2～3 cm范圍內(nèi)，精度較高。然而，CMOS傳感器的防抖動(dòng)性較差，圖像采集受光線影響較大。2013年，開發(fā)了通過(guò)識(shí)別菠蘿冠芽確定果實(shí)位置的圖像處理算法。從樹冠的頂視圖中采集RGB圖像并轉(zhuǎn)化為HSI顏色模型，然后提取樹冠特征建立分類算法。該方法在晴空日的果實(shí)識(shí)別率可達(dá)到94%，能夠?yàn)闄C(jī)器人提供果實(shí)位置和移動(dòng)導(dǎo)航路徑兩方面的重要信息。

末端執(zhí)行器是直接接觸菠蘿果實(shí)的部件，決定著能否成功抓取菠蘿順利完成采摘?jiǎng)幼?。Wang等^［37］基于快門機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì)了一種菠蘿采摘機(jī)構(gòu)。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)外齒輪旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)中央六角形滑塊封閉收縮，直至夾緊固定菠蘿，通過(guò)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)不同尺寸的菠蘿夾緊和擰緊。Wang等^［38］研制了一種由抓取機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成的菠蘿采摘機(jī)械手，并基于單片機(jī)搭建了控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)采摘流程控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，抓取機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)下夾緊菠蘿并完成縱向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)菠蘿的掰取動(dòng)作。室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)測(cè)得單株收獲時(shí)間為21～24 s。Xia等^［39］在考慮了菠蘿性狀和受力特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了滑桿雙支點(diǎn)結(jié)構(gòu)的V形指桿夾緊鉗式采摘執(zhí)行器，當(dāng)指桿夾角為35°，支點(diǎn)中心距為110 mm，V形槽為120°時(shí)，可滿足夾緊誤差要求。

智能化菠蘿采摘設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)菠蘿的自動(dòng)化采摘，并且對(duì)果實(shí)的損傷較小，極大地解放了勞動(dòng)力。但是受限于果實(shí)識(shí)別速率和采摘方式，果實(shí)采摘效率偏低；另外，由于采收環(huán)境復(fù)雜，果實(shí)識(shí)別的精準(zhǔn)度有待進(jìn)一步提高。因此，目前智能化菠蘿采摘設(shè)備還只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，多為概念機(jī)或試驗(yàn)樣機(jī)，無(wú)法真正投入使用。

2 菠蘿機(jī)械化采收存在的問(wèn)題

隨著對(duì)菠蘿等亞熱帶經(jīng)濟(jì)特色作物生產(chǎn)裝備發(fā)展的逐漸重視，菠蘿機(jī)械采收技術(shù)與機(jī)理不斷完善，菠蘿采收機(jī)械的研發(fā)取得了一定突破，但是仍然存在一些制約著我國(guó)菠蘿機(jī)械化采收發(fā)展的問(wèn)題。

2.1 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合不夠

農(nóng)機(jī)是優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的手段，農(nóng)藝是農(nóng)機(jī)研發(fā)的基礎(chǔ)和先決條件，二者關(guān)系緊密相輔相成，只有彼此有效結(jié)合才能發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)械和種植技術(shù)的潛力。菠蘿種植地塊零散、品種繁多、種植模式多樣化，目前有單行、品字形雙行、隴上三行和隴上四行等種植模式，行距、株距差異較大，種植密度也無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，主要集中在45 000～75 000株/hm²范圍內(nèi)。導(dǎo)致采收機(jī)械輪距與種植行距不匹配，底盤高度與作物生長(zhǎng)高度不匹配，采摘機(jī)構(gòu)與果實(shí)相對(duì)位置不匹配等問(wèn)題的出現(xiàn)，致使機(jī)械通用性差。

2.2 智能化識(shí)別和定位不準(zhǔn)確

果實(shí)快速、準(zhǔn)確的識(shí)別和定位是保證果實(shí)采摘效率和成功率的關(guān)鍵?，F(xiàn)有智能化采摘設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室條件下果實(shí)的識(shí)別和定位效果較好，但是在試驗(yàn)田環(huán)境下受限于許多外部因素，主要包括果實(shí)自身色差、采摘環(huán)境光線強(qiáng)弱變化、枝葉或果實(shí)彼此遮擋、植株采摘過(guò)程中發(fā)生倒伏和搖晃等，這些現(xiàn)象通常同時(shí)出現(xiàn)，導(dǎo)致存在果實(shí)識(shí)別實(shí)時(shí)性差、定位精度低和錯(cuò)誤采摘等問(wèn)題。

2.3 采摘損傷率高

目前針對(duì)菠蘿果實(shí)抗破損情況、本構(gòu)特征信息和破損機(jī)理等的研究不夠深入，研制的采摘機(jī)械手主要從采摘應(yīng)力、抓取效果等角度出發(fā)，針對(duì)菠蘿損傷情況的研究較少。部分菠蘿外表雖未產(chǎn)生明顯破損，但是內(nèi)部發(fā)生了結(jié)構(gòu)性損傷，貨架期縮短，影響果實(shí)儲(chǔ)運(yùn)和銷售。采摘機(jī)構(gòu)通過(guò)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力或扭矩完成菠蘿的采摘，易造成果實(shí)和裔芽的損傷，影響果實(shí)品質(zhì)和下一季菠蘿的生長(zhǎng)。

2.4 采摘機(jī)結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化

菠蘿種植密度高，植株枝葉生長(zhǎng)茂密，成熟期的菠蘿田間幾乎完全被作物枝葉所覆蓋，為了便于在行間的機(jī)耕路行駛，需要使用窄胎面的輪胎或履帶，難以保證提供充足的抓地力；為了避免與菠蘿果實(shí)發(fā)生碰撞，采收機(jī)底盤需要與地面有一定的距離，隨著采摘收貨菠蘿的逐漸增多，采收機(jī)整體的重心也在逐漸上移，在遇到坡地或崎嶇路面的情況下，則易產(chǎn)生車輛側(cè)翻。因此，如何優(yōu)化設(shè)計(jì)采收機(jī)底盤結(jié)構(gòu)，在保證設(shè)備通過(guò)性能的同時(shí)，保持整機(jī)行駛的穩(wěn)定性，是繼完成菠蘿采摘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)后另一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

3 發(fā)展建議

3.1 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝協(xié)同發(fā)展，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化種植模式

在充分考慮菠蘿生產(chǎn)綜合經(jīng)濟(jì)效益的前提下，從有利于機(jī)械化生產(chǎn)管理的角度考慮，合理制定種植行距、株距、壟寬等技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)菠蘿種植模式的標(biāo)準(zhǔn)化。如崔振德等^［40］針對(duì)巴厘、臺(tái)農(nóng)品系的菠蘿制訂了“帶狀種植”和“寬窄行種植”栽培模式，為實(shí)現(xiàn)菠蘿的標(biāo)準(zhǔn)化種植提供了參考，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)提供了前提條件。同時(shí)，要開展菠蘿種植園的果園宜機(jī)化建設(shè)，果園規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮到農(nóng)機(jī)使用要求，為農(nóng)機(jī)田間作業(yè)創(chuàng)造有利條件。

3.2 加強(qiáng)基礎(chǔ)性研究，因地制宜優(yōu)化采收方案

探究機(jī)械與果實(shí)相互作用機(jī)理、多工況條件下果實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與本構(gòu)特征，兼顧采摘對(duì)象的生理特征、機(jī)械特征和理化特征，以此指導(dǎo)采收機(jī)械的研發(fā)，減少菠蘿的機(jī)械損傷，確保采收質(zhì)量。同時(shí)，按照果實(shí)的品系和用途確定果實(shí)的采摘形式，如常用作加工罐頭、果汁的罐頭果，因其具有貯藏時(shí)間短、允許少量破損等特點(diǎn)，可以采用采收效率高的機(jī)械化采摘方式進(jìn)行采收，以保證加工廠商對(duì)供果量的要求。對(duì)于果實(shí)品相要求高、儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的鮮食果，則應(yīng)采用能夠精準(zhǔn)識(shí)別單果采摘的半機(jī)械化采摘或智能化采摘的方式采收。

3.3 多學(xué)科領(lǐng)域交叉融合，實(shí)現(xiàn)采摘自動(dòng)化與智能化

在機(jī)械、控制、傳感器等領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，提高采收機(jī)的自動(dòng)化水平。利用自助導(dǎo)航技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化處理決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)菠蘿采摘機(jī)械田間路徑規(guī)劃與導(dǎo)航自主行走，確定果實(shí)位置坐標(biāo)。利用傳感器技術(shù)和視覺識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)果實(shí)的識(shí)別與檢測(cè)，控制機(jī)械手完成菠蘿抓取與采摘作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)菠蘿果實(shí)的適時(shí)采摘，增強(qiáng)菠蘿采摘機(jī)械自動(dòng)化與智能化水平。采用高精度的視覺系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)，利用多特征信息融合策略提高果實(shí)的識(shí)別與定位精度、增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性與實(shí)時(shí)性。應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，建立更加智能化的采摘模型和評(píng)估體系。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)菠蘿產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，完全依賴人工的采收方式已經(jīng)不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)菠蘿的機(jī)械化與智能化采收是菠蘿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文綜合介紹我國(guó)菠蘿采收機(jī)械的類型、研究進(jìn)展、當(dāng)前所面臨的問(wèn)題以及發(fā)展建議。目前菠蘿采收機(jī)主要以機(jī)械式為主，雖然能夠有效提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)果實(shí)的分級(jí)采摘和無(wú)損采收。隨著農(nóng)業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)及裝備的研發(fā)必將成為今后工作的重點(diǎn)，研發(fā)高性能、高效率、高可靠、高適應(yīng)性的菠蘿采收機(jī)，實(shí)現(xiàn)菠蘿的自動(dòng)化、智能化、無(wú)人化采收將是一個(gè)重要的目標(biāo)。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ 鄧祥豐， 鄢強(qiáng)， 陳代玉， 等. 菠蘿采摘機(jī)械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備， 2019， 47（9）： 4-8.

Deng Xiangfeng， Yan Qiang， Chen Daiyu， et al. Research status and development trend of pineapple picking machine ［J］. Forestry Machinery amp; Woodworking Equipment， 2019， 47（9）： 4-8.

［2］ 魯燕， 王占鳳， 尹耀君， 等. 基于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程控制菠蘿自動(dòng)采摘機(jī)［J］. 農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備， 2022（1）： 47-49.

Lu Yan， Wang Zhanfeng， Yin Yaojun， et al. Remote control pineapple automatic picker based on 5G network technology ［J］. Agricultural Technology amp; Equipment， 2022（1）： 47-49.

［3］ 吳思宇， 張雨佳， 王一函. 菠蘿輔助采摘機(jī)械臂［J］. 科技與創(chuàng)新， 2019（5）： 150-151.

［4］ 王海峰， 李斌， 劉廣玉， 等. 菠蘿采摘機(jī)械手的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)（英文）［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2012， 28（S2）： 42-46.

Wang Haifeng， Li Bin， Liu Guangyu， et al. Design and test of pineapple harvesting manipulator ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2012， 28（S2）： 42-46.

［5］ 羅雄輝， 林雙青， 郭魏琳. 一種機(jī)械式菠蘿采摘器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］. 江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2022， 35（8）： 16-17.

［6］ 馬興灶， 連海山， 弓滿鋒， 等. 菠蘿采摘機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2020， 51（4）： 727-732.

Ma Xingzao， Lian Haishan， Gong Manfeng， et al. Structural design and experiment of pineapple picking manipulator ［J］. Journal of Shandong Agricultural University （Natural Science Edition）， 2020， 51（4）： 727-732.

［7］ 惠佳， 王核心， 許亞軍. 可伸縮式菠蘿采摘機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］. 裝備制造技術(shù)， 2019（2）： 65-68.

［8］ 朱義燈， 胡利波， 宋金波. 一種簡(jiǎn)易機(jī)械式菠蘿采摘裝置設(shè)計(jì)［J］. 時(shí)代農(nóng)機(jī)， 2018， 45（8）： 249.

［9］ 劉曉飛， 高興華， 魏亞博. 復(fù)合連桿式菠蘿采摘裝置設(shè)計(jì)及傳動(dòng)分析［J］. 機(jī)械傳動(dòng)， 2021， 45（8）： 165-169.

［10］ 杜澤亮， 張梅， 張伊陽(yáng)， 等. 便攜式菠蘿采摘機(jī)械手設(shè)計(jì)［J］. 南方農(nóng)機(jī)， 2018， 49（23）： 76.

［11］ 鄭爽， 鄧干然， 崔振德， 等. 高地隙履帶自走式菠蘿采收車的設(shè)計(jì)［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備， 2020， 41（6）： 29-32.

Zheng Shuang， Deng Ganran， Cui Zhende， et al. Design of self-propelled pineapple harvest truck with high gap crawler ［J］. Modern Agricultural Equipment， 2020， 41（6）： 29-32.

［12］ 劉玉杰， 郭安福， 姜濤. 菠蘿半自動(dòng)采摘機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2018， 46（14）： 194-197.

［13］ Zhang L Z， Tang S， Li P， et al. Structure design of a semi-automatic pineapple picking machine ［J］. IOP Conference Series： Materials Science and Engineering， 2018， 452（4）.

［14］ 傅旻， 李晨曦， 鄭兆啟. 半自動(dòng)擰取式菠蘿采摘收集機(jī)的設(shè)計(jì)與分析［J］. 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)， 2020， 27（4）： 487-497.

［15］ 王新海， 馬瑾， 張永軍. 基于互補(bǔ)采摘方法的菠蘿柔性收割一體化裝置設(shè)計(jì)［J］. 農(nóng)業(yè)工程， 2020， 10（9）： 93-97.

［16］ 周巧鷗， 唐華， 龍?zhí)鞎常?等. 雙排并聯(lián)式菠蘿收割機(jī)的設(shè)計(jì)［J］. 機(jī)械工程師， 2019（5）： 49-50， 53.

［17］ 劉子杰， 陳海標(biāo)， 王賀瑩， 等. 跨越式菠蘿采摘車機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究［J］. 糧食科技與經(jīng)濟(jì)， 2019， 44（3）： 91-93.

［18］ 張日紅， 施俊俠， 張瑞華. 菠蘿自動(dòng)采摘機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011， 39（16）： 9861-9863.

［19］ 鄧祥豐. 菠蘿采摘機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與分析［D］. 成都：成都大學(xué)， 2020.

［20］ 趙華成， 姚寧， 許趙慧， 等. 菠蘿自動(dòng)采摘機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元分析［J］. 浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020， 32（3）： 67-71， 89.

Zhao Huacheng， Yao Ning， Xu Zhaohui， et al. Design and finite element analysis of automatic pineapple picking machine ［J］. Journal of Zhejiang University of Water Resources and Electric Power， 2020， 32（3）： 67-71， 89.

［21］ 劉通， 宋琦， 梁甜甜， 等. 小型高效菠蘿采摘機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］. 吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2019， 36（11）： 47-49.

［22］ 張俊昌. 菠蘿自動(dòng)采摘機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析［D］. 廣州：仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 2014.

［23］ 劉天湖， 劉偉， 曾霆俊， 等. 多柔性指滾筒菠蘿采收機(jī)構(gòu)工作原理及設(shè)計(jì)［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2022， 38（8）： 21-26.

Liu Tianhu， Liu Wei， Zeng Tingjun， et al. Working principle and design of the multi-flexible fingered roller pineapple harvesting mechanism ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2022， 38（8）： 21-26.

［24］ 王宏軒， 陳志軒， 張秀梅， 等. 差速梳齒式菠蘿采收機(jī)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究［J］. 農(nóng)機(jī)化研究， 2024， 46（9）： 115-120， 127.

［25］ 苑嚴(yán)偉， 白圣賀， 牛康， 等. 林果機(jī)械化采收技術(shù)與裝備研究進(jìn)展［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2022， 38（9）： 53-63.

Yuan Yanwei， Bai Shenghe， Niu Kang， et al. Research progress on mechanized harvesting technology and equipment for forest fruit ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2022， 38（9）： 53-63.

［26］ 姜濤， 郭安福， 程學(xué)斌， 等. 菠蘿自動(dòng)采摘收集機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析［J］. 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)， 2019， 26（5）： 577-586.

［27］ Guo A F， Li J， Guo L Q， et al. Structural design and analysis of an automatic pineapple picking and collecting straddle machine ［J］. Journal of Physics： Conference Series， 2021， 1777（1）：012029.

［28］ 衛(wèi)泓宇， 李日輝， 劉冠靈， 等. 一種自動(dòng)菠蘿采收機(jī)的設(shè)計(jì)［J］. 機(jī)械制造， 2018， 56（12）： 60-64.

［29］ 程祥云， 宋欣. 果蔬采摘機(jī)器人視覺系統(tǒng)研究綜述［J］. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2019， 60（3）： 490-493.

Cheng Xiangyun， Song Xin. Review on visual system for picking robots of fruits and vegetables ［J］. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences， 2019， 60（3）： 490-493.

［30］ 降俊勝. 面向機(jī)器人抓取的雙目視覺識(shí)別定位技術(shù)研究［D］. 南京：南京航空航天大學(xué)， 2021.

［31］ 吳沛晟， 華京. 菠蘿采摘機(jī)器人的實(shí)用化設(shè)計(jì)［J］. 蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2016， 23（3）： 58-61.

［32］ 何東健， 張連兆， 李響， 等. 基于雙目機(jī)器視覺的菠蘿自動(dòng)采收機(jī)設(shè)計(jì)［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2019， 47（13）： 207-210.

He Dongjian， Zhang Lianzhao， Li Xiang， et al. Design of automatic pineapple harvesting machine based on binocular machine vision ［J］. Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2019， 47（13）： 207-210.

［33］ 張星， 高巧明， 潘棟， 等. 基于改進(jìn)YOLOv3的田間復(fù)雜環(huán)境下菠蘿拾撿識(shí)別研究［J］.中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)， 2021， 42（1）： 201-206.

Zhang Xing， Gao Qiaoming， Pan Dong， et al. Picking recognition research of pineapple in complex field environment based on improved YOLOv3 ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2021， 42（1）： 201-206.

［34］ 李斌， 汪懋華， 李莉. 基于單目視覺的田間菠蘿果實(shí)識(shí)別［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2010， 26（10）： 345-349.

Li Bin， Wang Maohua， Li Li. In-field pineapple recognition based on monocular vision ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2010， 26（10）： 345-349.

［35］ Li B， Wang H F， Huang W Q， et al. Construction and in-field experiment of low-cost binocular vision platform for pineapple harvesting robot ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2012， 28（1）： 188-192.

［36］ Li B， Wang M H. In-field recognition and navigation path extraction for pineapple harvesting robots ［J］. Intelligent Automation amp; Soft Computing， 2013， 19（1）： 99-107.

［37］ Wang Q， Wu H Q， Zhang Z L， et al. Structure design and analysis of pineapple picking mechanism based on the principle of shutter mechanism ［C］. IOP Conference Series： Materials Science and Engineering， 2018， 382（4）： 042049.

［38］ Wang H F， Li B， Liu G Y， et al. Design and test of pineapple harvesting manipulator ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2012， 28（1）： 42-46.

［39］ Xia H M， Li Q R， Zhen W B. Design of a pineapple picking end-actuator ［J］. Applied Mechanics and Materials， 2012， 184： 134-139.

［40］ 崔振德， 陳明文， 謝季青， 等. 湛江市宜機(jī)化菠蘿栽培模式及其機(jī)械化研究初探［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備， 2022， 43（4）： 2-9.

Cui Zhende， Chen Mingwen， Xie Jiqing， et al. Preliminary study on the cultivation mode of mechanized pineapple and its mechanization in Zhanjiang ［J］. Modern Agricultural Equipment， 2022， 43（4）： 2-9.