龙和(右)与来访的博士生黄明森在实验室测试机器人采菇机。功劳:佩恩州立大学农业科学学院的研究人员开发了一种用于蘑菇采摘和修剪的机器人机构，并证明了其在自动收获纽扣蘑菇方面的有效性。在一项新的研究中，设计为与机器视觉系统集成的原型表明，它能够采摘和修剪生长在货架系统中的蘑菇。
该研究的主要作者、农业和生物工程助理教授龙和表示，这项研究具有重要意义，因为蘑菇产业一直面临劳动力短缺和劳动力成本上升的问题。机械或机器人采摘可以帮助缓解这些问题。
他说:“宾夕法尼亚州的蘑菇产业生产了全国种植的大约三分之二的蘑菇，这里的种植者很难找到工人来处理收割工作，这是一项非常劳动密集型和困难的工作。“该行业正面临一些挑战，因此像我们正在开发的这种自动收割系统将大有帮助。”
纽扣蘑菇——双孢蘑菇——是一种重要的农产品。从2017年到2018年，美国总共消费了8.91亿磅纽扣蘑菇，价值11.3亿美元。根据美国农业部的数据，在这些产品中，91%用于生鲜市场，并且是手工采摘，一个接一个，以确保产品质量、保质期和外观。何指出，蘑菇收获的人工成本占产值的15%到30%。
设计为与机器视觉系统集成的原型显示，它既能通过气动系统采摘蘑菇(上图)，也能修剪蘑菇(下图)。功劳:宾夕法尼亚州立大学何解释说，开发一种有效收获蘑菇的装置是一项复杂的工作。在手工采摘中，采摘者首先找到一个成熟的蘑菇，然后用一只手分离它，通常用三个手指。采摘者的另一只手里拿着一把刀，然后用来移除柄端。有时采摘者会等到手里有两三个蘑菇，然后一个接一个地切。最后，将蘑菇放入收集箱中。机器人机构必须实现一个等效的采摘过程。
研究人员设计了一种机器人蘑菇采摘机构，包括基于弯曲运动的采摘“末端执行器”、用于移动采摘末端执行器的“4自由度定位”末端执行器、蘑菇柄修剪末端执行器和电动气动控制系统。他们制造了一个实验室规模的原型来验证该机制的性能。
研究团队使用吸盘机制来锁定蘑菇，并对蘑菇帽进行碰伤测试，以分析空气压力和吸盘作用时间的影响。
最近发表在《美国农业和生物工程师学会会刊》上的测试结果显示，采摘末端执行器成功定位到目标位置，其在第一次采摘时的成功率为90%，在第二次采摘后增加到94.2%。
该原型旨在自动采摘和修剪生长在货架系统中的纽扣蘑菇。蘑菇产业一直面临劳动力短缺和劳动力成本上升的问题，因此机械或机器人采摘可以缓解这些问题。功劳:宾夕法尼亚州立大学修剪末端效应器取得了97%的成功率。研究人员指出，与吸盘作用时间相比，擦伤测试表明气压是影响擦伤程度的主要因素，优化的吸盘可能有助于减轻擦伤损伤。实验室试验结果表明，所开发的采摘机构有望应用于蘑菇的自动收获。
这项研究用的纽扣蘑菇是在宾夕法尼亚州立大学大学园区蘑菇研究中心的盆中种植的。制造和实验在比格勒维尔的水果研究和推广中心进行。总共进行了70次采摘测试，以评估机器人采摘机制。气动系统和吸盘的工作压力分别设定为每平方英寸80磅和25磅。
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