香菇是我國栽培廣、產量多、消費多的食用菌之一,具有很高營養、藥用和保健價值,被譽為“菇中皇后”。我國香菇產量年產量高達1200萬噸,占世界總產量的90%以上,產業規模上千億,在國際上擁有話語權。香菇工廠化生產是產業高質量規?;l展的必然趨勢。然而,目前香菇采摘環節仍嚴重依賴大量人工、費時費力、成本高、作業環境高溫高濕不友好,成為香菇工廠化規模化生產的瓶頸環節;同時,菌棒栽培的香菇生長密集,采摘作業空間極其有限,且需短時間內完成采摘,機械化采收難度極大,成為香菇產業規模化發展的卡脖子技術。
針對香菇生長密集、采摘易損傷、高速采摘等需求,山東農業大學苑進教授團隊首創了香菇機械化采摘新模式,并創新設計了一種新型的香菇采收末端執行器,實現低損傷、高效采摘。通過采摘過程動態過程的力學分析和有限元分析,明確了采收過程中末端執行器部件-香菇-菌棒的分離機理,優化了末端執行器的結構設計和作業參數,對提升采摘性能具有重要的理論指導作用。
此外,基于優化的圖像處理算法獲得香菇數量、香菇大小和圓度、合格香菇占比等信息,從而評估出菌棒的生長狀態。該研究構建了香菇批次性采收機,并在香菇生產工廠中進行了采摘試驗。試驗結果驗證了新型機械化采摘模式和香菇批次性采收機,可提高采摘效率,具有很強的有效性和可行性。研究團隊以此為基礎,設計了適用于香菇生產線的批量采收裝備。該技術有望為提高香菇采摘環節的工廠化生產提供重要核心裝備,為打造食用菌智慧工廠化生產和綠色發展提供山東農業大學方案,對國際香菇產業發展方向產生重要引領性作用。該裝備已申請發明專利三項。技術研究已在《Computers and Electronics in Agriculture》(一區Top)期刊發表高水平論文。