茄子栽种收获全周期管理：田间智能化管理方案引领农业新篇章
近年来，国内外对农业自动化、机械化的需求日益增长，其中茄子栽苗、收获机市场呈现出稳步增长的态势。茄子栽苗、收获机是一种应用于农业领域的自动化机械，能够有效地减少人工栽种和收获的工作量和时间，提高作业效率，增加经济效益。国内外各企业针对不同的市场需求已研究多款茄子栽苗、收获机，但在降低生产成本、提高自动化程度、减少采摘损伤率等方面仍存在一些问题。为解决这些问题，中北大学科研团队自主设计研发出一款多功能模块化茄子管理工具，并于2024年6月3日在农田进行样机测试。
在如今科技飞速发展、创新成果层出不穷的时代背景下，2023年10月16日，中北大学的李雨翼、宋贵荟、王琳茜、田浚渤、张洲旗、李显龙、姚兆慧、蔚浩楠、李成学九位同学，结合茄子管理的实际需求，针对市场现有产品的痛点，开启了研发 “多模块化茄子田间管理助手”创新项目的征程。
在项目筹备阶段，团队成员在魏慧芬老师的带领下，积极投身于对社会需求的调研之中。李雨翼、田浚渤和宋贵荟同学不辞辛劳，查阅了大量的资料，在研讨会上交流各自的想法，撰写计划书。他们对项目的整体框架、具体步骤、时间安排等各个方面都进行了深度讨论，最终完成了一份详尽且规划合理的计划书，为项目的顺利开展绘制了清晰的蓝图。
负责制作实物的王琳茜、张洲旗和李显龙同学在挑选组成材料时格外谨慎，对金属的质量、纤维的韧性等方面进行了严格的把关。他们凭借着十足的耐心，将设计图转化为实实在在的实物，在每一个制作环节都倾注了大量的心血和精力，为产品机械功能的实现奠定物质基础。
图一：活塞夹爪 图二：传送带设计
姚兆慧、蔚浩楠和李成学同学则全身心地投入到技术难题的攻克之中，他们日夜钻研代码，进行算法优化以及技术创新。凭借着扎实的专业知识和勇于创新的精神，成功解决了关键的技术难题，为项目的顺利推进提供了强有力的技术支持。
在整个项目推进的过程中，这些同学充分发挥各自的专业特长，同时又紧密联系、齐心协力，经过数月的努力，“多模块化茄子田间管理助手”项目终于在2025年1月6日成功落地，为这段充满挑战与收获的征程画上了一个圆满的句号。
在产品构成方面，多模块化茄子田间管理助手主要由主车架、栽种模块、采摘模块以及先进的控制系统组成，各部件精密配合，共同实现了茄子种植与采摘的高效自动化。
主车架上可灵活安装栽种与采摘两大模块，这种模块化的设计理念是本作品的创新点之一。模块化设计不仅使得机械的结构更加灵活多变，能够适应不同的作业环境和任务需求，还极大地提高了机械的可维护性和可扩展性。用户可以根据实际需要，快速更换或升级模块，降低了维修成本和时间，同时也为未来的技术升级和功能扩展提供了可能。
图三：栽苗车
图四：采摘车
栽种模块的设计以自动化和准确化为核心。通过传送带、拨杆、分苗器等部件的精密配合，实现了育苗盘的高效输送和茄苗的精准栽种。特别是采用了先进的起垄、碾平、覆膜装置，能够为茄苗创造良好的生长环境。这一创新设计不仅大幅节省了人工成本，还显著提升了种植效率和茄苗的成活率。
采摘模块则内置了摄像头和先进的视觉识别技术，能够实时获取画面并精准分析茄子的成熟度、大小和形状。一旦识别到成熟的茄子，系统便会立即驱动活塞夹爪进行采摘。夹爪的设计精巧且温柔，能够避免对植株造成伤害。采摘下的茄子会被稳定地输送到后侧的储存装置中，实现了采摘、收集、储存的一体化作业。这一创新技术的应用，不仅提高了采摘效率和准确性，还满足了市场对高品质农产品的需求。
图五：视觉识别技术 图六: 活塞夹爪运动仿真分析
在控制方案上，本团队采用了五块TXT控制器分别控制主车架、栽种模块和采摘模块。通过精确的程序设计，实现了各模块之间的协同作业和高效运转，并且能够根据不同的作业需求灵活进行调整。
本产品通过模块化的设计理念、先进的自动化技术和精准的视觉识别技术，实现了茄子种植与采摘的高效、精准和智能化作业，不仅大幅提高了生产效率和质量，还为农业的可持续发展做出了重要贡献。
本项目成果显著，涵盖生产效能、质量、成本等多个维度，为农业发展注入新动力。本产品能够实现栽苗、采摘自动化，减少人工操作，工作效率大幅提高；避免人为因素干扰，精确执行任务，保障了茄子产量和质量稳定；节省人力成本，提高资源利用率，模块化设计降低设计和制造成本。同时，该项目还推动行业发展，促进农业机械化、现代化进程，在露地蔬菜种植领域应用广泛，为行业发展提供技术参考，带动相关产业发展。
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