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深读机械化苹果怎么种开脑洞了万向球

发布时间:2020-01-17 08:32:19 来源:瑞宏机械网

文/ 半岛记者 刘雪莲 图/ 半岛记者 梁玉鹏

用上自动栽植机,栽苹果树不用“挖坑”,一小时栽完一亩地很轻松;给苹果套袋的手持式套袋机,套完50个苹果只要三四分钟;苹果专用多功能采摘平台,可以实现苹果的高效无损采摘……近日,由青岛农业大学牵头的山东省农机装备研发创新计划项目“苹果生产全程机械化技术装备研发”现场会在临沂市沂水县的一片苹果试验田举行,现场会上亮出苹果机械化生产的十八般武器。

苹果自动化生产的很多机械虽然炫目,但大面积推广仍面临规模化标准化种植不足、“山寨”机械严重等各种问题,农业生产以机器代替人路途漫长。

现场技术人员登上苹果多功能作业平台,展示采摘过程。

◆苹果机械化生产亮出十八般武器

自动栽植机,栽苹果不再“挖坑”

提起苹果树种植,很多人会想到先挖个坑,然后把树苗放进去,再培上土,先进些的,会用机器挖坑,然后放苗、培土。不过,观摩会现场演示的苹果自动栽植机,让栽苹果不必再“挖坑”。

4pz—1700型苹果多功能作业平台演示。

一台苹果自动栽植机,一人驾驶,两人站在车后作业平台上,从平台中间的空隙,也就是喂苗系统中,将树苗依次放下去,随着机器的行驶,一排苹果树就栽好了。树苗之间的株距约为60公分,笔直排列,十几棵树苗栽好也就用了几分钟,说是栽树,看上去更像是“插树”。

技术人员登上果树开沟栽植机,快速种出一行果树,又快又稳。

“这么快,这树栽得能结实吗?”对于看起来如此轻松的栽树方式,观摩人群中立即出现怀疑声。有人走到栽好的树苗前,先是用手轻轻晃一晃,树苗纹丝不动,然后嘴里说着“哎哟,还挺结实”,便用力去拔,树苗仍然岿然不动。

“这个机器种的树苗,5级风之内,是刮不倒的。”担任现场解说的青岛农业大学机电工程学院副院长王东伟笑着说,用这样一台机器,只需要三个人,一亩地不用一个小时就可以栽完,树苗和树苗之间的距离是可以自行设定的。

另外一台更高大上一些的自动栽植机,后面的作业平台上还有两把小椅子,工作人员坐在椅子上,拿着树苗往喂苗系统里放就行。和上台栽植机不同,这台栽植机可以起很高很宽的垄,有利于水肥一体化的灌溉系统铺设。

两名技术人员在苹果多功能栽植机演示高垄种果树。

自动套袋机,三四分钟能套50个

“这是什么,苹果自动套袋机?这个得好好看看。”由烟台梦现自动化设备有限公司研发的手持式苹果套袋机,在观摩会现场引发了极大关注。

这台苹果套袋机,样子看起来像一台大一些的吹风机,单手拿着,像拎着一瓶矿泉水。套袋机手柄上方有个白色感应按钮,看好需要套袋的苹果后,手指接触按钮,不需要用力按,一个袋子弹出,袋口自动张开,套住苹果后自动封闭袋口,套一个苹果也就几秒钟的时间。移开机器,另一个袋子自动弹出,就可以套下一个苹果了。

智能苹果套袋机成为现场一大亮点,技术人员用模型小苹果演示操作方法。

“套袋机配有苹果专用袋,机器中一次可放50个袋子。”烟台梦现公司总经理陈爱民表示,给苹果套袋的活儿一般是女性来做,要考虑她们的胳膊承受力,每次装50个袋子,套完换袋子的工夫可以休息一下。“如果不考虑找苹果的时间,用这个机器,50个苹果三四分钟就能套完。”

据王东伟介绍,为了减少苹果生长过程中的病虫害和损伤,以及避免苹果与农药接触,全国的苹果种植达到98%以上的套袋率。但是现在苹果套袋的人工成本高、人手短缺,而适合苹果套袋的时间又是有限的,时间不等人,所以苹果套袋机很有市场。

多功能采摘平台,高效又无损

最近几年,每到苹果成熟季,就会有果农抱怨找人摘苹果价格太贵,甚至有时有钱也找不到人。观摩会现场,大家对于苹果的自动采摘机器相当感兴趣。

一台苹果专用多功能采摘平台引起关注。这台机器拥有全液压系统的可自主升降平台,可根据苹果树的高度自主调节高度,而且,不管地形如何倾斜,作业平台都会调整保持水平,以保证在平台上作业人员的安全。

机器平台上有4个作业工位,可供4人同时采摘苹果。每个工位上都有一个转向非常灵活的手柄,与待采摘的苹果保持亲密距离。手柄与传输系统相连,传输系统工作人员摘下苹果后,顺手放到手柄传输带上,苹果经过黑色传输带,再穿过一片柔软的、绿色小瀑布一样的传送装置,就会进入系统下面的集果箱中。集果箱满了后,系统自动降下箱子,缓慢无震放到地上,然后换上新的集果箱就可以连续作业。

现场,工作人员开动机器采摘了一些苹果。记者从集果箱中拿起苹果仔细看了看,经过传输系统的苹果,完整性非常好,无任何碰撞损伤。

青岛农业大学机电工程学院院长尚书旗表示,这一采摘系统用的是柔性限位输送系统,整个输送系统所用材料都是柔性的,另外传输过程中,每个苹果都有固定位置,互相不会碰撞,这些都保证苹果不会因传输而受损,又大大提高了采摘效率。

自动导航,拿着遥控器施肥

除草、施肥、喷药……苹果,是一种需要多次植保的农作物,在此次观摩会上,各种植保机械的数量也不少。

一台自动导航的施肥机,工作人员启动机器后,便手拿遥控器跟在机器后面,悠闲地看着机器工作。

观摩会现场,大部分机器个头都挺大,适合在有一定行距的标准化果园里使用,如果是那种人都很难进去的传统苹果园,这样的大机器也无用武之地。

一款小巧的多功能施肥机就为传统苹果园而生。绿色的小巧机身,看起来只有五六十公分高,放到林中,人在外面用遥控器遥控,小机器便贴地运行施肥,相当灵活。

此外,现场会上还有一批吸引关注的自动化机械系统:可以快速获得地表性状、喷洒农药的无人机;用于沙地、丘陵地的开沟机;拥有二次雾化技术的植保机;可以将修建后的树枝打成小片状的树枝粉碎机;小巧迷你的背负式锄草机;螺旋式打穴机;防堵防漏的水肥一体化设备;可以远程监看的苹果智慧物联网系统……

◆自动化机械,越炫酷越好?

“用了机器后,这摘苹果还离不开人啊!”观摩会现场,在看到最终的机械收获苹果演示后,观摩人群中有人觉得这技术不够“炫”,恨不得从头到尾所有的程序都由机器来完成,人只要坐享其成就行。

“大家可能都看过网上的视频,用机器摇苹果树,苹果树下兜着块布,一摇,苹果哗哗掉下来。”王东伟看出大家的小失落,他表示有些看着很“炫”的操作,其实并不是最佳的选择,就像用机器摇苹果树,对苹果树还是有明显损害,会影响到第二年的正常生长。此外,通过摇苹果树的方式采摘苹果,苹果之间很容易互相碰撞,造成损伤,这样的苹果很难保存,一般都是用来做果酱和果汁,而对于我们习惯的鲜食苹果,这样的方式并不可取。

青农大机电学院院长尚书旗也提到了机械手摘苹果技术,真正的机器人操作,但结果并不比人快,相反还比人要慢很多。“这机器摘苹果前,得先观察苹果的颜色,看红到了什么程度,能不能摘,等确认能摘了,要再观察这个苹果周围的枝杈,看该从哪里‘下爪’。”尚书旗说,等到这些步骤都做完,把苹果摘下来,已经比人慢了很多。

在现场会上,观摩者也更注重自动化机械的实用性以及性价比。看完苹果专用多功能采摘平台后,立即就有人感慨“这个很实用”。看起来最貌不惊人的苹果套袋机,成为众人追逐的焦点,大家亲自拿着机器模拟套袋,仔细询问机器的价格、纸袋的价格,研究纸袋的构造,还有人建议研发拆袋机。

◆机械代替人要过几道坎

此次青岛农业大学的现场会在沂水县的一片苹果园里举行,这也是学校牵头的为期两年的苹果机械化项目研发两片试验田之一,另一片试验田在烟台。

此次现场会上展现的很多机械都让人眼前一亮,不过,不少机械用得有些“憋屈”,并不能发挥最大功能,而原因就在于苹果园的条件限制了机器的发挥。

“我们看这片苹果园,不是我们理想中的样子,但更符合我们现在的实际。”现场会一开始,王东伟就坦然指出,这片试验田,并没有达到机械化种植的完美状态。为了方便机器的演示,有些地方还是青农大的工作人员临时进行了修剪。

王东伟表示,苹果生产的机械化,很重要的一条是种植的规模化和标准化,规模化的种植,可以提高机器的利用率,标准化的种植,则可以发挥机器的功效。

标准化种植的苹果园该是什么样的呢?王东伟的描述,基本颠覆了我们对于传统苹果园的印象。传统苹果园,一棵苹果树长得枝繁叶茂,一棵树就占据四周很大一片地盘,又高覆盖面积又大,然后树与树之间枝丫交错,别说进机器,进人都难。

标准化的苹果园,则是“矮砧密植”,苹果树下面的砧木只有五六公分,树的整体高度控制在2米到2米5,苹果树行与行之间的距离达到3.5米到4米,为机器作业留出足够的空间,而一排苹果树间的株距,则可以密到50公分左右,苹果树呈纺锤状生长,密集结果。这样的一种种植,无论是修剪、喷药、施肥还是采摘,都是特别适合机械规模化作业的。

“山东省500多万亩的苹果种植面积,能实现标准化种植的不足十分之一。”王东伟说,对于很多果农来说,把现有的果园翻倒重来,并不是一件容易的事情,需要考虑的因素有很多。在推广机械化的路上,这也是我国和欧美国家很大的不同,欧美很多国家的规模化、标准化种植已经很多年。

除了受规模化、标准化种植的限制,自动化机械的研发也受到“山寨”产品的威胁。

在观摩会现场备受宠爱的苹果自动套袋机,计划于下个月正式上市。虽然这一产品已有37项专利在手,但是对于烟台梦现自动化设备有限公司的总经理陈爱民来说,最担心的还是产品的仿冒。这一产品,公司从2014年起就开始研发,2017年加入青岛农业大学的项目团队后,在青农大的帮助下,技术进一步完善,终于有了现在的产品,但是产品一旦上市,太容易有人伪造,而这会大大打击公司新机械的研发热情。

省农机局有关处室负责人表示,农业自动化机械的推进,也要考虑到整个劳动力市场的情况,目前,还有一部分人靠农业的生产生活,过于快速的机械化推进会剥夺他们的工作机会,我们需要做的是保证有机械化生产的能力,然后适度推进。

◆试验背景

2年时间 10家单位 213名技术人员

2017年,青岛农业大学主持承担2017年度山东省农机装备研发创新计划体系项目 “苹果生产全程机械化技术装备研发”。这一项目的目标任务是:围绕山东省苹果产业实行全程全面机械化的目标,进行苹果农机农艺融合生产技术模式体系建设,构建苹果生产机械全程机械化技术装备体系,研发苹果生产机械智能化共性技术,创建苹果数字化、信息化、可视化的全程机械化生产技术数字模拟体系。

据青岛农业大学机电工程学院院长尚书旗介绍,这一项目历时两年,建立了两处合计660亩的高标准示范基地,用于样机试验、测试。此次观摩会上,有26台机具进行了现场展示。

据悉,“苹果生产全程机械化技术装备研发”项目由青岛农业大学主持,联合山东省计算中心(国家超级计算济南中心)、莱芜丰田节水器材股份有限公司、烟台杰瑞石油装备技术有限公司、潍坊森海机械制造有限公司、高密市益丰机械有限公司、烟台市农业机械科学研究所、烟台梦现自动化设备有限公司、淄博市农业机械研究所、烟台云都海鹰无人机应用技术有限公司、荣成市顺达车业有限公司等10个企事业单位共同承担。项目开始后,共有213名技术人员参与研发,项目外8家生产企业也积极参与,协作完成了部分样机及产品的生产应用。

经过两年时间,该项目突破了1项苹果机械化与智能化融合的共性技术,实现了12项重大关键技术的创新,研发了样机11种23台装备,形成自主知识产权技术72项,编写苹果机械化生产技术规程、地方标准及企业标准合计9项,发表论文21篇。形成了国内该领域具有显著优势的苹果机械化技术创新团队。

实现11种机型技术推广与辐射带动,截止到2018年10月31日,各类机具推广应用2000余台,实现了约1.2亿元的经济效益,提供了就业岗位300余个,在山东、陕西、山西、宁夏、甘肃、新疆、湖北等9个省市自治区进行了推广,培养了50余名专业技术人才、800余名技术人员。

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