روش های مکانیزه چیدن میوه و برداشت باغات

مقدمه

برداشت مکانیزه میوه در سال‌های اخیر به یکی از مهم‌ترین مؤلفه‌های کاهش هزینه کارگری، افزایش بهره‌وری و ارتقای کیفیت برداشت تبدیل شده است. رشد سریع فناوری‌های شیکر، شانه‌های ارتعاشی، بازوهای رباتیک، سیستم‌های بینایی ماشین و تجهیزات Catch-and-Frame باعث شده است بسیاری از باغداران به سمت نوسازی عملیات برداشت حرکت کنند.

اهمیت مکانیزاسیون برداشت در باغات

کاهش هزینه، افزایش سرعت، کیفیت بهتر

براساس گزارش‌های بین‌المللی، ۳۵ تا ۶۵ درصد هزینه تولید باغی، مربوط به فرآیند برداشت می‌باشد؛ مکانیزه‌سازی می‌تواند این هزینه را تا ۳۰٪ کاهش دهد و همزمان سرعت برداشت را چند برابر کند.
همچنین، با کاهش وابستگی به نیروی کارگری فصلی و کاهش آسیب میوه در برداشت، کیفیت محصول برای بازار بهبود می‌یابد.

 

دسته‌بندی اصلی روش‌های مکانیزه برداشت میوه

برای درک بهتر گزینه‌های موجود، فناوری‌های برداشت را می‌توان به چند دسته اصلی تقسیم کرد:

1-سیستم‌های لرزاننده (Shaker) – شیکر تنه، شیکر شاخه، شیکر تاج

2-شانه‌ها و تجهیزات ارتعاشی دستی یا نیمه‌مکانیزه

3-سیستم‌های catch-and-frame

4-ماشین‌های برداشت پنوماتیکی و مکشی

5-ربات‌های چیدن میوه با بازوی مکانیکی و بینایی ماشین

6-ماشین‌آلات تخصصی برای محصولات خاص

 

 شیکرها، پرکاربردترین دستگاه چیدن میوه

 

شیکرها با ایجاد ارتعاش کنترل‌شده در تنه یا شاخه درخت، میوه را از درخت جدا می‌کنند. این سیستم‌ها در برداشت محصولاتی مثل گردو، بادام، پسته، زیتون و بعضی میوه‌های صنعتی بسیار موفق عمل کرده‌اند.

مزایا

+سرعت برداشت بسیار بالا و کاهش چشمگیر نیروی کار

+-برداشت یکنواخت‌تر نسبت به روش دستی

+مناسب برای باغ‌های صنعتی با تنوع کم

محدودیت‌ها

-احتمال آسیب به درخت یا شاخه‌ها در صورت تنظیم نامناسب

-نیاز به سطح زمین صاف و دسترسی مناسب

-برای باغ‌های مسن یا درختان پراکنده مناسب نیست

 

 

شانه‌های ارتعاشی و تجهیزات دستی/نیمه‌مکانیزه

 

در باغاتی که فضای کم یا تراکم درختان کم دارد، یا نوع محصول طوری است که استفاده از ماشین کامل مقرون‌به‌صرفه نیست، شانه‌های ارتعاشی و تجهیزات نیمه‌مکانیزه گزینه‌ای مناسب هستند.

کاربردها و مطالعات

+برداشت زیتون

+برداشت سیب‌های صنعتی

+برداشت خرما (با میله ارتعاشی یا هیدرولیکی)
در مطالعه‌ای درباره زیتون، استفاده از شانه ارتعاشی نسبت به روش سنتی چوب‌زنی، سرعت برداشت را تا ۳۰ ٪ افزایش داده و میزان آسیب میوه را کاهش داده است. (
همچنین در مطالعه‌ای دیگر، تمایل باغداران نسبت به دستگاه‌های میوه‌چین دستی افزایش یافته است.

 

سیستم‌های Catch-and-Frame، جمع‌آوری سریع و بدون ریزش

 

 

این نوع سیستم شامل چترهای جمع‌کننده یا صفحات زیر درخت است که پس از جدا شدن میوه (مثلاً توسط شیکر)، میوه بر روی صفحه جمع و سپس به مخزن منتقل می‌شود.

مزایا

+محافظت بیشتر از میوه در برابر افتادن مستقیم روی خاک

+کاهش ضایعات و آسیب سطح میوه

+تسریع عملیات جمع‌آوری

در مرور اخیر، استفاده از روش shake-and-catch با فرکانس و دامنه ارتعاش کنترل‌شده، برای برخی میوه‌های درختی به نرخ جدا شدن تا ۹۳٫۳ ٪ رسیده است .

 

 

دستگاه‌های برداشت پنوماتیکی و مکشی

 

این دستگاه‌ها بر پایه جریان هوا یا آویختگی تحت خلأ بوده و میوه را بدون دخالت مستقیم دست جمع می‌کنند. کاربرد آن‌ها برای میوه‌هایی مانند خرما، گوجه و سیب صنعتی مناسب است.
در مطالعات بین‌المللی نیز به این فناوری به‌عنوان گزینه‌ای برای کاهش نیروی کار اشاره شده است.

ربات‌های چیدن میوه

 

 

آینده برداشت دقیق و بدون تماس دست

ربات‌ها با استفاده از بازوی مکانیکی، سنسور فشار، بینایی ماشین و الگوریتم‌های تشخیص سه‌بعدی، میوه را تشخیص، جدا و در مخزن قرار می‌دهند.

مزایا

+قابلیت کار بدون خستگی نیروی انسانی

+کاهش خسارت میوه نسبت به روش‌های شکستن یا ارتعاش شدید

+مناسب برای کمبود کارگر و باغات تخصصی

 

مثال:

مطالعه‌ای در ژاپن نشان داد که ربات دو بازویی، با استفاده از دوربین‌های RGB-D، می‌تواند میوه‌هایی مثل سیب و گلابی را در بستر کشت V-شکل تشخیص و برداشت کند.

 

انتخاب بهترین روش برای هر محصول

برای پیشرفت عملیات باغی، لازم است روش مناسب با محصول، میزان برداشت، ساختار باغ و هدف اقتصادی انتخاب شود. جدول زیر مقایسه‌ای کلی ارائه می‌دهد:

 

محصول	روش مکانیزه پیشنهادی	توضیح مختصر
گردو	شیکر تنه + صفحه جمع-کننده	مناسب درختان با فاصله کاشت منظم، کاهش سرعت برداشت دستی
بادام	شیکر شاخه	برداشت در حجم بالا با سرعت مناسب
زیتون	شانه ارتعاشی  catch-and-frame+	مناسب باغ‌های سنگین؛ کاهش آسیب میوه
خرما	دستگاه مکش یا پنوماتیک	کاهش نیروی کار در برداشت پوستی حساس، مناسب صنعت خرما
سیب صنعتی	ربات برداشت یا شیکر تاج	برای برداشت دقیق، کاهش هزینه نیروی انسانی
مرکبات	ترکیبی از تجهیزات نیمه‌مکانیزه و رباتیک	باغ‌های تخصصی یا صادراتی می‌توانند این روش را بکار گیرند

 

مدیریت باغ برای موفقیت در برداشت مکانیزه

برای آنکه عملیات برداشت مکانیزه موفق باشد، مدیریت باغ باید با آن همگام شود. بر اساس توصیه‌های مدیریتی، نکات زیر ضروری‌اند:

1-طراحی فاصله کاشت یکنواخت و مناسب دسترسی دستگاه‌ها.

2-هرس درختان به گونه‌ای که شاخه‌ها اجازه ورود تجهیزات را بدهند.

3-تسطیح یا آماده‌سازی زمین برای سیستم‌های شیکر.

4-آموزش اپراتور دستگاه و تنظیم دقیق پارامترهای دستگاه (دامنه ارتعاش، فشار هوا، سرعت مکش).

5-برنامه‌ریزی برای سرویس و نگهداری منظم.

 

چک‌لیست عملی برای باغداران

قبل از اجرای برداشت مکانیزه، بررسی‌های زیر را انجام دهید:

1-سن و استحکام درختان را ارزیابی کنید (درختان خیلی مسن یا سست مناسب نیستند).

2-یک درخت نمونه انتخاب و دستگاه را روی آن آزمون کنید.

3-دامنه ارتعاش/قدرت مکش دستگاه را با نوع میوه هماهنگ نمایید.

4-اگر شیکر استفاده می‌شود، صفحه جمع‌کننده (catch-frame) زیر درخت نصب کنید.

5-زمان برداشت را بر اساس رطوبت میوه تنظیم کنید (میوه بیش از حد مرطوب یا خشک ممکن است آسیب ببیند).

6-اگر ربات یا بینایی ماشین استفاده می‌کنید، قبل از برداشت حجم کامل، تست محیط را انجام دهید.

7-اپراتور دستگاه را آموزش دهید و ماشین را روزانه سرویس‌ کنید.

8-عملکرد برداشت را ثبت کنید (کیلوگرم در ساعت، درصد میوه سالم، آسیب).

 

اشتباهات رایج در برداشت مکانیزه

1-استفاده از شیکر بدون تنظیم دقیق دامنه ارتعاش : آسیب شاخه یا افت شدید میوه

2-عدم استفاده از catch-frame : میوه پس از افت مستقیماً به زمین برخورد کرده و کیفیت پایین می‌آید

3-فاصله کاشت نامنظم یا انشعاب زیاد درخت : تجهیزات گیر می‌کنند یا کارایی کم می‌شود

4-خرید دستگاه صرفاً بر اساس برند بدون تطبیق با نوع محصول، ساختار باغ و هزینه نگهداری

5-بی‌توجهی به سرویس روزانه دستگاه‌های هیدرولیک یا مکش : خرابی و هزینه زیاد

6-برداشت در زمان نامناسب (خیلی زود یا خیلی دیر) : میوه نارس یا افت شدید

 

جمع‌بندی

برداشت مکانیزه میوه ، از شیکرهای صنعتی تا ربات‌های پیشرفته ، اکنون یک ضرورت اقتصادی و مدیریتی است. باغدارانی که در سال‌های آینده در این حوزه سرمایه‌گذاری نکنند، ممکن است با افزایش هزینه‌ها، کمبود نیروی کار و کاهش کیفیت محصول مواجه شوند. نکته مهم این است که فناوری‌های موجود برای طیف مختلف محصول و ساختار باغ طراحی شده و انتخاب درست، اجرای مؤثر و نگهداری منظم کلید موفقیت است.

 

منابع 

ScienceDirect+2SpringerLink+2

ResearchGate+1

horizonepublishing.com

The Open Agriculture Journal