

作者闡述:我國榛子種植業正處于快速發展階段,迫切需要提高生產效率和質量。Horizon榛子智能采摘裝備立足智能化、模塊化的設計思路,提出系統化的解決方案。本設計分為實體機械裝備和應用系統兩個部分,適用于大型榛子種植基地。主控巡邏車作為主模塊裝備,可自主進行路徑規劃、榛樹生長狀況監測、數據實時反饋與分析、能源動力控制等工作;振落機、清掃收集機等為次模塊裝備,為主模塊所調用,協同完成榛果搖落、收集、雜質去除、果實儲存等采摘任務;應用系統融裝備信息、農務信息、環境信息于一體,可合理規劃榛子生長期間的各類農業事務、調配智能裝備,為信息共享、遠程控制、用戶交流、設備管理等提供了交互載體。Horizon榛子智能采摘裝備設計方案旨在提高榛果采收效率,減少人力投入,提升榛子質量和產量,促進農業的可持續發展。
導師點評:農業智能化是黨和國家在十四五規劃中指出的發展需求,為農業機械裝備的升級發展指明了方向。2023年,江蘇大學繼續以“耒耜智·惠生活”為產品設計專業本科畢業設計主題,“農業智能裝備”產品系統與服務設計是其中一個主要方向。“榛子智能采摘裝備設計”選題是學生結合生活周邊的問題確定的,符合主題范疇,也體現了當代大學生“把論文寫在大地上”的真切情懷。
隨著人民生活水平的提高,高端堅果產業快速發展。榛子作為“堅果之王”,其需求量激增。但是,相比土耳其、美國等榛子出產國,我國榛子采收主要依靠人工,機械化程度較低,對于勞動力需求較高,同時榛林種植、施肥、灌溉、采收等農林事務管理缺乏規范,多依靠農民經驗來確定,由此果實生產質量、采摘效率參差不齊。設計一款智能榛子采摘裝備迫在眉睫。
設計前期,充分開展用戶研究。通過現場考察、用戶訪談、專家咨詢等方式提煉用戶需求及痛點。本設計的用戶人群為榛林實際種植者、管理者,對于他們而言,機器工作的高效性和舒適性,對設備的實時狀態、必要的環境情況、榛樹的生長狀態等信息的掌握均非常重要。因此,產品定位于智能采收、輔助管理十分必要。
設計中,充分開展產品功能分析。通過對比現有同類產品、各類專利的創新特征,分析功能實施的可能性,如:針對綿密沙土或砂石的種植地形,采用履帶式行走裝置;針對輔助管理需求,用戶可通過PAD端實現智能設備控制、農事計劃設置、設備巡邏監測、數據采集、果實采摘等操作;針對多功能需求,采用模塊化設計,確定了整個系統的組成:主控巡邏車、振落機、清掃收集機及智能管理系統。巡邏車為主控裝置,配備智能控制系統,自主規劃行進路線,可完成日常榛園的巡邏監測等事項,也可與其他不同功能的模塊設備組合以達到不同功能目的;針對復雜環境,裝備采用高強度材料,提高產品耐久性,減少后期維護成本。
通過概念草圖、形態草圖的多輪推敲,確定了整個設備的外觀造型、功能區劃分、使用場景等。通過三維數模模擬產品功能組件關系,并完成系統DEMO開發與演示。Horizon智能榛子采摘裝備,提出了榛子種植采摘的系統化管理方案,結合無線遠程控制、圖像識別、數據綜合管理等技術,優化了采摘的方式,旨在減少勞動力成本、提高榛子種植質量和采摘效果。