近日，中国热科院南亚所旱作农业工程团队在菠萝机械化采收研究方面取得新进展。

当前菠萝收获机械研究尚处于初期阶段，其设计与开发对推进产业机械化与自动化至关重要。本研究基于菠萝植株物理力学特性，设计了一种旋转板式菠萝收获机的切割台结构，设计过程模拟了人工收割技术。研究首先通过分析确定了切割台关键部件的结构参数，包括采摘速度比、采摘板离地高度和收割机前进速度。随后，依据大挠度原理对收获过程中的茎秆进行应力分析，重点考察了果实采摘时两种分离状态下的应力情况：(1) 果实与茎秆在连接端分离；(2) 茎秆在中间某点断裂导致分离。

利用仿真软件构建了切割台与菠萝植株的简化刚柔耦合模型，并进行了三因素五水平虚拟响应面分析，旨在寻求最优参数组合：在确保采摘板施加于菠萝的有效力超过平均分离力（60.45N）的同时，最小化峰值力。分析确定的最佳参数为：牵引比1.8、捡拾板中心离地高度890毫米、收割机前进速度0.4米/秒。

田间试验验证了优化捡拾板参数的有效性。试验结果显示，采用该优化参数组合，菠萝采果率达71.3%，损伤率为14.8%。该研究成果为菠萝收获机械的后续改进提供了重要参考。

图1.拔板速比和高度对力的均方根值响应面

图2.拔板速比和前进速度对力的均方根值响应面

图3.菠萝收割机田间试验图。（A）采摘切割台；（B）采摘整机作业图。

相关研究成果以“Parameter design and experiment of rotary plate pineapple fruit picker”为题，发表于期刊《Frontier in Plant Science》。论文第一作者为华南农业大学联培研究生邱江艺，通讯作者为薛忠副研究员。该研究由中国热科院南亚所旱作农业工程智能装备团队联合华南农业大学、山西农业大学等机构共同完成。

该项研究工作获得了海南省重点研发项目（NO.ZDYF2023XDNY058）、“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目（NO.2022SDZG03）以及中国热带农业科学院“揭榜挂帅”项目（NO.1630062022005）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1575648