特种作物包括水果、蔬菜、坚果、干果和苗木。面对劳动力短缺、全球竞争、对更高质量的需求以及对环境影响的担忧,特种作物行业迫切寻求自动化设备来帮助种植、收割、处理和加工。多个州的赠地大学的研究人员正在共同开发适用于特种作物的自动化系统。通过这种协作方法,单一特种作物部门的研发成本负担得以减轻,并且正在取得重大进展。在过去五年中,研究人员确定了与特种作物生产相关的关键参数,并开发了传感器来检测和测量这些参数。研究人员设计了机械化设备,并与制造商和农民合作,将新技术商业化和实施。自动化正在帮助特种作物行业克服劳动力短缺、做出明智的管理决策、节约资源并满足不断增长的需求。这些进步为种植者和消费者节省了大量成本,并提高了行业的可持续性
自动化设备帮助农民绘制水果产量图,看看是否存在问题以及哪里存在问题,以便他们能够做出有针对性的、有效的管理决策。准确估计产量对于营销决策也很重要。有关水果位置和树枝几何形状的数据用于对机器进行编程以收获果园。
• 佛罗里达大学开发了一种自主机器人,可以对柑橘树上的果实进行计数并绘制地图。
• 加州大学戴维斯分校的研究人员开发了带有绘制果园水果地图的仪器的水果采摘袋和手推车。
自动化疾病检测和管理技术可以减轻水果作物的损失。
• 当喷雾液滴飘到非目标作物上时,农药会造成数百万美元的意外作物损失。爱荷华州立大学的工作是指导减少漂移的技术的制造。
• 柑橘种植者使用佛罗里达大学科学家设计的热处理机对 80,000 多棵树进行热处理,以控制柑橘绿化的进程。
• 华盛顿州立大学开发了无人机来阻止鸟类吃掉和破坏水果作物。
• 低成本的自动化检疫流程可防止夏威夷咖啡浆果蛀虫的传播,减少损失,并允许种植者将咖啡运往人口稠密和旅游区的市场。
• 夏威夷大学设计的手持设备为咖啡种植者提供了一种廉价的方法来发现叶片水分胁迫。
检测压力可以让种植者优化灌溉并确保树木同时开花,从而提高收割效率。机械化生产和收获可以防止体力劳动造成的伤害,并减少农民的收获时间和成本。
• 60% 的番茄加工行业采用了加州大学戴维斯分校设计的机器来检测番茄汁。在一个季节中,这些机器为工人消除了超过 200,000 次重复运动危险。
• 农民表示,宾夕法尼亚州立大学推广中心推荐的新修剪方法可能会减少 42% 的修剪时间,每英亩节省约 136 美元。
• 宾夕法尼亚州立大学的研究人员设计了一种采摘辅助装置,可以消除梯子跌落的情况,并将苹果采摘者处于尴尬、危险姿势的时间从采摘时间的 65% 减少到 43%。该设备还使每秒收获的苹果数量增加了 50%。
• 华盛顿州立大学的科学家设计了一种用于啤酒花的机器人缠绕机,这将减少劳动力需求和成本。
• 佐治亚大学研究人员探索经济实惠的自动化技术,以提高蓝莓收获效率,帮助克服劳动力短缺和高昂的劳动力成本。
• 机械化除草减少了对昂贵的体力劳动和化学品的需求,这些可能会损害环境和人类健康。亚利桑那大学和加州大学戴维斯分校的研究表明,自动行间除草机可将劳动力需求减少 30%。
自动化帮助农民节约资源、节省资金并减少温室气体排放。
• 使用自动除湿机,夏威夷咖啡和巧克力种植者可以使用更少的能源来干燥产品。
• 肯塔基大学研究人员展示了一种自主柴油/电动混合动力拖拉机。
• 研究人员发现,自动化机器人除草系统在比以前认为的低得多的功率水平下也很有效。
自动化技术有助于确保质量和消费者满意度。
• 密歇根州立大学和加州大学戴维斯分校开发了能够检测内部和外部缺陷的传感技术,例如自动推断新鲜农产品质量的色觉和光谱系统。
• 研究人员开发了一种经济实惠的自动化系统,可以在加工过程中准确识别成熟的番茄,确保产品具有卓越的风味和番茄红素。
• 对卡瓦的需求正在增长。研究人员设计了一种机械化系统,每株植物的卡瓦产量可增加 900%。
• 传感器数据显示了如何培育可在不损坏的情况下进行机器采收的蓝莓。
该项目,W2009:用于特种作物可持续发展的自动化和传感器集成系统研究与开发(2013-2018),部分由美国农业部国家食品研究所的多州研究基金资助,并由以下机构向项目成员提供赠款:院校:亚利桑那大学、奥本大学、加州大学戴维斯分校、科罗拉多州立大学、佛罗里达大学、佐治亚大学、夏威夷大学、爱荷华州立大学、肯塔基大学、密歇根州立大学、密西西比州立大学、俄克拉荷马州立大学、俄勒冈州立大学、宾夕法尼亚州立大学、宾夕法尼亚合作推广中心、德克萨斯农业生命研究中心、华盛顿州立大学、华盛顿合作推广中心和西弗吉尼亚大学。了解更多:bit.ly/W-2009