高架栽培草莓便于管理采摘,但果实柔软易损、簇生密集、成熟度不一,给自动化采收带来挑战。传统机器人采用"夹持+剪切"方式,虽能完成分离,但常残留果梗。这些残留果梗在后续环节容易刺伤相邻果实,导致擦伤、霉变等问题,影响商品率和品牌形象。对注重外观品质的鲜食草莓而言,如何实现"轻柔抓取、精准分离、减少损伤"成为智能采收必须解决的关键问题。 草莓的生物特性和种植环境增加了自动化难度。果皮薄嫩,刚性夹具易造成挤压损伤;果梗与花萼连接处敏感,剪切不当易留梗或造成撕裂伤。 此外,高架栽培中果实簇状分布,叶片遮挡导致机器识别和抓取困难,容易出现误伤。这些因素使得单一改进难以实现稳定无损采收。 在劳动力成本上升的背景下,采摘效率和质量直接影响产业竞争力。草莓采摘季节性强、劳动强度大,可靠的智能装备不仅能降低人工依赖、控制成本,还能提高采后品质,推动设施农业向标准化、规模化发展。这项技术若形成通用能力,还将带动有关产业链升级。 针对"无损抓取"和"去茎分离"两大难题,南京农业大学汪小旵教授团队研发了包络仿生式气动软夹爪。柔性硅胶材质减少机械损伤,多层错位排列的触手可适应不同大小形态的草莓。通过气压调节实现触手收放:负压轻柔抓取,正压释放果实。 为解决果梗残留,团队设计了"拖拽-旋转"仿人采摘动作,使花梗自然断裂。针对簇生遮挡问题,采用综合评分机制选择目标,动态调整抓取位姿。该方案实现了"结构柔顺+动作仿生+感知决策"的协同。 业内认为,设施农业正从机械化向智能化发展,采摘机器人要实用化需兼顾可靠性、通用性和经济性。这项成果为高架草莓无损采收提供了可行方案,其理念也可应用于其他软质果蔬。未来若能在不同条件下扩大验证,优化整机效率和系统衔接,将加速产业化进程。同时,提升关键部件性能将决定其推广应用范围。
从柔性触手到仿人动作,技术创新正拓展农业装备的作业边界。根据产业痛点,兼顾采收质量、损耗控制和环境适应性,既是设施农业升级需求,也是智能装备成熟的标志。随着技术进步,智能采收将在更多作物和场景中发挥作用,为现代农业发展提供有力支撑。