基于多学科技术融合的芦笋智能自主收割机创新研究与应用

《Computers and Electronics in Agriculture》：Pilot study on integrating multidisciplinary technologies to implement an autonomous and smart harvester for asparagus

本文综述了自主电动芦笋收割机的创新研发，集成机械设计、机电一体化、人工智能（AI）和定位控制等技术，通过移动平台、图像识别（YOLOv5/CNN）、机器人臂和夹持切割系统，实现温室环境下芦笋高效精准收割。研究验证了10 cm/sec为最优作业速度，显著提升收割效率、降低劳动力成本，并推动农业可持续发展（如减少CO2排放）。该设备为小规模农场提供了轻量化、环保的解决方案，助力芦笋产业智能化升级。

　　

亮点

智能芦笋收割机的设计

为实现研究目标，本研究开发了一种移动载具平台，能够在温室设施中实现芦笋嫩茎的自动化移动和收割。该智能芦笋收割机集成了自动化机械硬件、控制固件设计以及基于人工智能（AI）的图像识别与处理算法开发。收割机的机械硬件主要包括三个核心子系统：移动载具平台、图像识别模块和夹持机构。

田间验证

本研究不仅专注于芦笋图像识别系统的开发，还进行了整个系统的实验设计与优化。试验地点位于台南区农业改良场（DARES）义竹工作站（北纬23°21′32″，东经120°16′42″）管理的芦笋温室，如图13所示。为标准化温室内每条垄沟的宽度和深度，垄沟初始成型宽度为...

收割机田间行走测试结果

收割机行走性能的田间试验于2022年6月28日至30日在台南区农业改良场义竹工作站的芦笋温室进行。如表4所示，收割机在选定的垄沟上行走距离为10米，每个速度下进行三次测试。在转速为200 rpm时，行走时间约为2.09分钟，平均速度为4.79 ± 0.10米/分钟。虽然在此速度下行走平稳，但整体速度过慢...

结论

本研究成功开发了一款智能电动芦笋收割机，其硬件设计贴合实际田间需求。该收割机集成了三大子系统：移动载具平台、图像识别模型和夹持机构。通过大量测试和优化，收割机展示了高效、精准且稳定的自动化收割作业，有效降低了劳动力成本，缓解了农业领域的劳动力短缺问题...

第二个结论

（注：原文中第二个Conclusion部分内容与第一个Conclusion相似或为延续，此处根据要求翻译其核心内容）

综上所述，这款智能电动芦笋收割机的成功研发，标志着我们在农业自动化领域取得了重要进展。其集成化的设计不仅提升了收割效率，还通过轻量化结构和电池动力系统实现了环境友好型作业，为未来大规模芦笋种植奠定了坚实的技术基础。