牡丹,又称“京花”“玉叶”,被广泛认为是“花中之王”“国色天香”,既象征着富贵、吉祥和繁荣,又是诗人和艺术家作品创作灵感的重要来源,在中国及世界文化中享有极高的地位。菏泽被称为“牡丹之都”,栽培牡丹历史悠久,明清时期就有“曹州牡丹甲天下”的美誉。季春时节牡丹如约绽放,花团锦簇,香气芬芳。
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牡丹不仅能满足游客的观赏需求,其部分品种籽粒含油率更是高达30%,牡丹籽油所含的不饱和脂肪酸达92%以上,其中α-亚麻酸占42%,多项指标都超过了以高档著称的橄榄油。牡丹是良好的新型油料作物,建设大规模的油用牡丹种植示范基地前景广阔,投资潜力巨大。目前,我国正大力推广油用牡丹种植,逐步实现了规模化、产业化。然而,为保证牡丹籽粒的出油率及产量,及时采收是十分必要的。当今油用牡丹采摘方式以人工为主,劳动强度大、效率低,并且采收期集中在夏季7月下旬至8月中上旬,天气炎热,采摘难度大,人工成本高。因此,推进油用牡丹果荚机械化采摘已迫在眉睫。菏泽学院机电工程学院经过仔细研究牡丹的植株结构和籽粒的采摘原理,研制出了“牡丹智采侠”——农业自动化新一代采摘能手。
该新型采摘机器人采用了无线传输、北斗定位等先进技术,机器事先在农田完成一轮遥控巡航,通过诸多传感器采集完环境信息,将数据上传至阿里云平台,在经过信息整合和场景综合分析计算后,完成机器人的自主导航规划,下达自主巡航指令,而我们只需根据实时传输回来的图像,使用阿里云loT平台提供的控制台来实现对其运动控制、油用牡丹果荚采摘、油用牡丹果荚和籽粒分离等任务的适时的调整,实现遥控和自主控制相结合。机器人配备了应用三指灵巧手技术的机械臂和直立锥滚筒式牡丹果荚和籽粒分离装置,不仅使得末端执行器重量更轻、操作更加灵活,也能够使机器人更高效地收集、分离和处理油用牡丹果荚。
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该新型机器人应用了子母分离式工作形态,该工作模式主要表现为母车在工作区域负责作物采集、处理(脱壳)作业期间达到某种条件时,其载运着(或同步运动)的一系列子车可以自动释放,转换工作任务,负责作物的收集及运输工作。母车则继续执行当前或者其他作业。母车子车均装配减震越野式履带进行移动,子车内部行进装有差速器和差速锁,使其转向更加灵活且能适应多种路况。通过控制运输车之间轮转的周期,尽可能减少母式机械部分的待机间隙,这种工作方式可以实现多任务并行处理,大大提高作业效率。
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经过不断的调试和改进,“牡丹智采侠”——农业自动化新一代采摘能手的工作稳定性、高效性等优点越来越突出,相信在不久的将来,油用牡丹机器采摘技术将得以广泛普及,让菏泽的牡丹“上得厅堂,下得厨房”,闻名中国,享誉世界!