2021-05-07 16:54:51
“續(xù)航能力如何？工作效率怎么樣？”“單行還是多行？”“人工取苗還是機械取苗？”近日，在江蘇省南京市舉辦的第十一屆江蘇國際農(nóng)業(yè)機械展覽會上，江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院胡建平教授團隊自主研發(fā)的手扶自走式全自動蔬菜移栽機首次亮相。這臺完全實現(xiàn)“苗盤輸送、取苗、投苗、栽植、覆土、壓實、苗盤回收”全過程自動化的移栽機吸引了眾多觀展者駐足詢問。
農(nóng)機小“藍海”市場需求巨大
展會上，來自12個國家和地區(qū)的300多家農(nóng)機企業(yè)的各種高端農(nóng)機產(chǎn)品同臺競技，但全自動移栽機卻為數(shù)不多。“與拖拉機、聯(lián)合收獲機等大類產(chǎn)品相比，移栽機的確跟它們不在一個層面，但是對于細分領(lǐng)域來說，卻是一片汪洋‘藍海’。”胡建平告訴記者。
目前，國外全自動移栽機技術(shù)先進、性能可靠，但是價格非常昂貴，是半自動移栽機的5倍以上，超出了國內(nèi)大多數(shù)農(nóng)機用戶的購買能力。而且國內(nèi)蔬菜品種繁多，特別是雞毛菜、米莧、茼蒿、草頭等，國外鮮少聽聞。個性化、差異化、小批量、區(qū)域化等特性使國外先進的移栽機在國內(nèi)常常“進來又出去”，出現(xiàn)明顯的“水土不服”。“因此，攻克自動移栽技術(shù)難關(guān)，我們必須依靠自己的專家團隊，必須研制出適合國內(nèi)地形、土壤特點和蔬菜品種種植要求的機械。”胡建平說。
“而且目前國內(nèi)應(yīng)用的大多為半自動移栽機，每臺需要兩名取投苗手和一名機器操作手，仍不能較大程度地解放人力。”同時，相比人工栽插的每小時1200-1800株，半自動移栽機栽植效率每小時約3000株，但高昂的人力成本，使其機械化收益并不突出。因此胡建平認為，實現(xiàn)穴盤苗的自動化取投是推動半自動移栽機械向全自動化方向發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。
研發(fā)與應(yīng)用 兩手抓兩手都要硬
團隊研發(fā)的這臺全自動蔬菜移栽機臨展前在上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行綜合實驗基地進行了4天的試驗驗證。
在基地大棚里，看著移栽機走過的壟面上留下一列列整齊的辣椒苗，胡建平感嘆，“從2011年研發(fā)乘坐式雙行蔬菜穴苗盤自動移栽機，到2017年第一代手扶自走式自動移栽機，再到2019年的第二代，幾經(jīng)優(yōu)化，真切感受到從科研到產(chǎn)業(yè)、從技術(shù)到產(chǎn)品，這中間很不容易，甚至有巨大的鴻溝。”
2019年，江蘇省農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定站的檢驗報告顯示，第一代自動移栽機栽植效率為單行每分鐘61株，株距變異系數(shù)為2％，栽植合格率達93％，已經(jīng)高于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
“然而當(dāng)時苗盤輸送的定位精確度還不夠，出現(xiàn)苗取不出或抓不到的問題。”團隊通過電機驅(qū)動將苗盤送到指定位置，利用光電傳感器感知苗盤是否到位，且結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠。“取苗爪插、夾、拔、移……一套動作均在毫秒間完成。”胡建平說。
針對整排迎面取苗出現(xiàn)的帶苗現(xiàn)象，團隊繼續(xù)進行技術(shù)攻關(guān)，在國內(nèi)最先研發(fā)使用氣缸驅(qū)動四針取苗結(jié)構(gòu)，完成夾取缽苗和釋放缽苗，改整排取苗為間隔取苗、旋轉(zhuǎn)分苗為固定分苗，提高取投苗精準(zhǔn)度的同時，大大減少了夾帶苗和對苗的損傷。
除了可靠的給苗部件和取苗部件是實現(xiàn)全自動移栽的關(guān)鍵外，栽植深度也是衡量移栽機栽植性能的重要指標(biāo)之一。團隊首創(chuàng)的電動栽植器，通過傳感器感知實現(xiàn)了株距任意調(diào)節(jié)。“機手只需在操作屏幕上輸入相關(guān)數(shù)字，就可以實現(xiàn)栽插深度的調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同高度的壟面。”
田間試驗、數(shù)據(jù)分析、仿真計算、再試驗與分析……通過與潤禾（鎮(zhèn)江）農(nóng)業(yè)裝備有限公司合作，第二代樣機終于研制成功。胡建平介紹說，該臺移栽機作業(yè)效率可達每小時6000-7200株，較半自動移栽機高逾兩倍，達到國際先進水平。
功能優(yōu)化 打通實驗室到田間地頭的“最后一公里”
研發(fā)成果真正應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)第一線，才能達到服務(wù)的目的。“去年購置過一臺胡教授團隊研發(fā)的全自動蔬菜移栽機。聽說如今做了升級優(yōu)化，便想再來一探究竟。”莊行基地副研究員張兆輝一直想再購置一臺可靠性更高的移栽機用于自己的科研。
農(nóng)機農(nóng)藝融合不足是蔬菜機械化發(fā)展的瓶頸，移栽領(lǐng)域也不例外?，F(xiàn)有美國、日本等國家的先進全自動移栽機多采用專用穴盤，這也是國外先進移栽機在國內(nèi)難以推廣的重要原因之一。“這臺移栽機采用雙排并列取苗抓插入穴盤取苗，適用于現(xiàn)有市場上普遍使用的72孔、128孔標(biāo)準(zhǔn)硬塑穴盤，適應(yīng)性明顯更強。”張兆輝說，該臺移栽機適用于常見的茄果類、瓜類、甘藍類等穴苗盤，且苗盤只需1人直接擺放到苗盤輸送臺上即可，操作十分方便，是他想要的“傻瓜式”自動移栽機。
觀摩完移栽機的作業(yè)過程，基地中的農(nóng)機手謝文平也提出了自己的需求。“苗太大時，容易出現(xiàn)堵苗現(xiàn)象，可以將導(dǎo)苗筒的結(jié)構(gòu)再改進下，做成更明顯的‘喇叭口’會更好。”謝文平的建議，胡建平立馬接受，還表示考慮再疊加氣吹裝置，解決堵苗問題。
鑒于研發(fā)技術(shù)已經(jīng)成熟，胡建平也開始忙于該成果的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化工作。“這臺全自動移栽機也參加了最新的農(nóng)機推廣鑒定，為未來申請農(nóng)機購置補貼做準(zhǔn)備。”
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