2024年1月23日发(作者：丹永言)
第３８卷第６期 中国农机化学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ＶｏｌＪ ３８ ＮＯ．６ ２Ｏ１７年６月 Ｊｕｎ． ２０１７ 水果套袋机发展研究综述＊ 文亦骁，王志明，万勇，何俊峰 （四川省农业机械研究设计院，成都市，６１００６６） 摘要：随着人民生活水平不断提高，高品质水果的市场需求也越来越大。为提高水果品质，水果（幼果）套袋技术被广泛应 用，在改善品质的同时提升水果价值。随之而来的是果农劳动量和劳动强度大幅提升，在劳动力越发匮乏的今天，套袋机 为研究重点和热点。本文介绍国内外套袋机研究现状，从操作方式、使用效率、自动化程度等方面探讨现有套袋机存在问 题，并提出发展建议与对策。 关键词：套袋机；机械化；发展研究；建议 中图分类号：ｓ１ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５－５５５３（２０１７）０６—０１０４—０５ 文亦骁，王志明，万勇，何俊峰．水果套袋机发展研究综述ｒＪ］．中国农机化学报，２０１７，３８（６）：ｌｏ４～１０８ ｗｅｎ Ｙｉｘｉａｏ，Ｗａｎｇ Ｚｈｉｍｉｎｇ，Ｗａｎ Ｙｏｎｇ，Ｈｅ Ｊｕｎｆｅｎｇ．Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｈａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉ ｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２０１７，３８（６）：ｌＯ４～１０８ ０ 引言 近年来，我国水果产业发展迅猛，果品总面积和总 谓苦不堪言，这也使得水果成本间接提高。套袋机的 出现可以有效解决上述问题。 产量一直稳居世界第一ｌ１］。果品的质量和产业化水平 也在不断发展和提高。目前，果品产业已成为继粮食、 蔬菜之后的第三大农业种植产业 ］，是国内外市场前 景广阔且具有较强国际竞争力的优势农业产业，也是 许多地方经济发展的亮点和农民致富的支柱产业之 一１ 国内外发展状况 水果套袋技术能够最大限度地减少因与空气中有 害杂质直接接触而造成的果实表面污染，并有效减轻 果锈的发生和危害；能够有效地减少果实与枝叶的挂、 擦伤使果面更加洁净光亮，细致美观；能避免或减轻病 。其中，苹果、柑橘和梨的产量更是占了近４０ ］。 虫对果实的危害；能阻隔喷洒农药对水果表面的污染， 减少果实内农药残留量；能显著增进色泽艳丽水果的 果实着色度，果实表色艳丽漂亮。且其能够在袋内产 生局部温室效应，使果实保持合适的湿度、温度从而提 高果实品质。套袋起源于２０世纪初的日本＿７】，先被应 随着电商以及相应的物流的发展，水果的市场需求更 是节节攀升。 虽然我国在种植面积、产量上跃居世界第一，但是 仍未达到我国水果市场潜在能力。人均水果消费量增 长虽较快，但与国际平均水平相比还有较大差距。我 国水果市场还有很大发展空间。随着生活水平以及健 用于梨、葡萄栽培，继而扩大到苹果；７０年代初在Ｅｌ 本、韩国、美国等国家逐步应用于果园生产 ｊ．目前世 界各国还在实践中不断探索和研究这项技术。我国自 ２Ｏ世纪５Ｏ年代开始在梨、桃上进行套袋，目前，果实 套袋已成为我国果树生产的一项重要栽培技术，应用 几乎覆盖所有果树品种。 水果（幼果）套袋机主要包括果袋输送、撑袋、封 康意识的不断提升，人们对水果的“质量”更加关注，健 康、卫生、无公害的水果正日益受到大家追捧。 套袋水果优质、精美，无论在国际市场还是国内市 场均受到消费者的青睐，一些“大品牌”套袋水果价格 更是高居不下。规范化、标准化水果生产基地正在全 国各地展开试点，使水果的种植、采摘、销售得到了规 范¨４ ］。传统套袋费时费力、效率极低，并且套袋质量 参差不齐。由于市场需求的不断增加，套袋工作需要 投入极大的人力与物力，加上天气环境的影响，果农可 口三大部分。套袋机械化技术的研究相较于水果栽 培技术研究，理论及应用都比较薄弱，研究方式较为 单一并且大多数都停留在理论研究阶段，并没有大 规模应用。 收稿Ｅｌ期：２Ｏ１７年５月２６日 修回！Ｅｌ期：２Ｏｌ７年６月２日 ＊基金项目：四川Ｉ省省级科研院所基本科研项目（２０１７ＹＳＫＹ００１１ ０３） 第一作者：文亦骁，男，１９９０年生，四川成都人，硕士，助理工程师；研究方向为水果储藏与保鲜。Ｅ—ｍａｉｌ：９９３９４４８５７＠ｑｑ．ＣＯＦＩ１
第６期 文亦骁等：水果套袋机发展研究综述 ｌ０５ １．１ 国外研究现状 目前， 外对于套袋机的研究较少。日本、美国等 科技强国正 研制的是大型多功能智能化机器人，套 袋只是作为其功能之一。 日本…于其人口少，劳动力不足， 农业机械上的 研究领先于巾同。日本冈山大学农学院研制的棚架栽 培下多功能葡萄收获机器人 。存完成葡萄套袋的 同时，还可通过更换末端执行机构完成疏果、剪枝、喷 药等功能。机械臂安装在白走式小 上，其末端是可 更换的执行器以及视觉传感器组成。其撑袋动作南机 械手配合带有弹簧的套袋完成。 美国由于其农场规模大，劳动力少，很难像中国这 样利用大规模套袋防治病虫灾害以及提高卖相。得益 于其先进的科技．在脐橙、苹果等果实』二喷洒一种外观 类似于白色涂料的可降解液体膜，以减轻果实的日晒 斑、病斑。液体膜喷洒方便，效牢高，在美国农场使用 率非常高。为了提高水果品质，荚同农场采用宽行距、 矮化密植种植方式，最新的苹果种植更是采用Ｖ型架 种植，透光、通Ｊｘｌ均达到一定要求。同时，还建造了智 能化水肥一体化灌溉系统，根据实际情况农场主可以 随时调整施肥方案。再加上美 完善的水果加工及销 售网链，都保障了果农合理收益，也提高＿ｒ美同水果往 国际ｒｆ＝『场的影响力。 １ ２ 国内研究现状 目前，我 水果（幼果）套袋机根据果袋材质可分 为：塑料薄膜式、纸袋式。根据封口方式可分为：橡筋封 口式、汀书钉式以及铁丝折叠式。塑料薄膜式套袋机 （ １）主要应川在青枣、青苹果等低矮稀疏果树上，此种 套袋机利刚热熔丝加热熔合的方式封口。结构简 。 图１膜袋式套袋机 Ｆｉｇ．１ Ｉ）ｉａｐｌ＂￣ｒａｇｒｉ１ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ 其操作方法为：（１）大拇指向下拉凸起按钮，同时 下乐套袋器Ｉ 部．利，Ｉ＿｝ｊ胶棒黏住膜袋；（２）松开套袋器。 使之复原并黏住膜袋；（３）抵住凸起按钮适当下压上部 机构，使套袋器ｆ 下两端胶棒黏住膜袋两侧；（４）松开 套袋器，使膜袋撑开；（５）将幼果放入袋内，下压匕部机 构，通过热熔丝加热封住袋口。经过以ｆ 步骤，完成幼 果的套袋过程．操作熟练以后，效牢较高。 但是，此种套袋机需要一定操作技巧。撑袋时容易 碰到热熔丝，从而提前封袋。并且在ＪｘＬ大或者枝１１ｒ密 集处无法使用。有一定的局限性，无法完成较高处的套 袋作业。巾于不同水果对于套袋的要求不同，塑料膜 袋式套袋不能替代其它纸袋套袋方式。受限于纸套袋 的材质，纸袋套袋将更加复杂。目前， 内部分高校已 经开展了水果套袋机器人的研究。 ２００５年，中同农业大学葛晓堂、徐丽明等人进行 了“半自动套袋机器人”的研究“。陔套袋机器人实 现了纸袋输送、撑袋过程的令程自动化，套袋过程的半 自动化。该机器利川真空发生装置吸住纸袋，配合气 缸完成撑袋工作，并创新型引入拢爪、手爪机构，提高 ｒ撑袋效率。重新改进ｒ套袋铁丝的布局，利用两对 凹凸Ｖ型块，通过Ｖ型块的啮合，挤压袋口的铁丝．完 成袋口的封口要求。套袋机构手持杆 叮以门ｍ伸缩， 从而方便完成不同高度的作业。经试验，其套袋速度 为３个／分钟，较人Ｔ提高一倍左右。陔 自动套袋机 主要操作装置功能和操作任务如表１所示。其撑袋结 构如 ２所示，套袋机构如图３所示。 表１操作装置功能 Ｔａｂ．１ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｌｍｉｌ 装置 功能 真空发生器 产生真空吸附、排，１：套袋 气缸 实现伸缩，带动吸盘运动 弹簧托板 纸袋输送 拢爪 定袋门 弧形手爪 撑袋 Ｖ型块 封¨ 图２撑袋机构 Ｆｉｇ．２ Ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｉｎｓｔｉｔｕｌ ｉｏ，１ 图３套袋机构 Ｆｉｇ．３ Ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｔ
中国农机化学报 ２０１６年，西南大学孙亚平、彭俞彪等人研制了一 种便携式水果套袋机口 。该套袋机由支撑机构、操纵 机构和分离放袋机构组成。不同于其它套袋机，此便 携式套袋机没有撑袋机构和封口机构，取而代之的是 新型套袋，利用橡胶绳性质自动封口，如图４所示。操 作时，通过空心顶柱带动套环向上移动，挤压橡胶垫产 生形变释放套袋。套袋被释放后，由于橡胶绳的作用 会自动收紧，达到套袋效果。此套袋机结构简单，速度 快，作业速度可达１０个／ｍｉｎ，且操作方便，借助伸缩杆 和摄像头可以独自完成高处作业。 图４橡胶绳袋 Ｆｉｇ．４ Ｒｕｂｂｅｒ ｒｏｐｅ ｂａｇ １．套环２．橡胶绳３．塑料膜袋 ２０１６年，燕山大学的王胜会等人开展了水果套袋 机器人仿真试验＿１引。此机器人专门针对纺锤形果树 开展作业。水果套袋机器人包括机械臂、分带传送、撑 口以及封口装置构成。创新型的引入了四周向中心收 拢的封口方式，建立相应的数学模型。利用Ｄ—Ｈ法 建立了机构运动学模型，进行了运动学正反解分析，并 用Ａｄａｍｓ软件验证了运动的平滑性。并在仿真中设 置了枝干、幼果、纸袋三种障碍，建立ｃ一空间障碍信 息模型，完成仿真。此次研究进行了模块化分析，达到 了初定目标。 ２０１６年，四川阔程科技有限公司研制了一种自动 幼果套袋机如图５所示＿】 。 图５全自动套袋机 Ｆｉｇ．５ Ｆｕｌｌ—ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ 套袋机主要由上压板、叉板、电机、传感器构成。 该套袋机利用电机带动上压板实现撑袋与封口动作， 并且能够自动感应套袋是否送达撑口装置处，实现了 全自动化送袋过程。当果实完全进入套袋内，触碰感 应装置，进而启动自动封口装置。该套袋机可以完成 自动出袋、撑袋、封口动作。在传统机械式套袋机的基 础上加入了传感器及电机，能够自动识别套袋过程，实 现一键式甚至是全自动化套袋。但该套袋机还未上 市，处于研发阶段，其可靠性还有待检验，且其撑袋、封 袋需要两次开合上压板，机构运行时间还有待测定。 ２存在的问题 水果幼果多为球状或椭球状，在果树上呈无序生 长形式，所要求的套袋机技术难度大。从现有的幼果 套袋机来看，套袋机械化、自动化理论及实际应用水平 有待提高，各个机构的作业方式还存在很多问题。 ２．１ 封口机构效率低 受制于人工套袋工作量大、劳动力严重匮乏等因 素，人工套袋目前日均能够达到３ ０００个／天，套袋成 本大致４分／个，套袋机要想得到大规模应用，必须至 少达到人工２倍速度，同时，套袋的成本还不应该太高 （个别套袋专机专用）。中国果农首要考虑的就是成本 因素，套袋机在考虑制造成本的同时还应该考虑套袋 作业时的成本。 目前，制约套袋机发展的主要问题是封口技术。 普通人工套袋虽然耗时、耗力，但是封口扎实，基本达 到要求，套袋机套袋封口松动，烫伤果柄等现象频 出Ｅ１６－１ ７］，需要人力再次检查，套袋工作时间增加，对果 实的套袋效率影响较大，无形中增加了使用成本。此 外，加上幼果生长高度不一，大小不一，疏密不一等因 素，套袋机封口很难实现高效率。 由于机械结构技术成熟，可以加大对封口机构的 研究，着力开发适用于幼果的封口装置，着重解决果柄 处套袋松动的情况。尽力保证在水果完好的情况下完 成高效率封口。 ２．２套袋高度灵活性差 受制于果树的形状，套袋作业存在着高度上的差 异。人工作业时，需要借助扶梯才能完成套袋。套袋 机的研制，不仅要解决套袋封口技术，还要减轻劳动者 的工作强度，无需借助外力即实现套袋作业。我国市 场现有新型套袋机多适用于低矮幼果的套袋，对幼果 的生长高度要求较高，特别是在树冠处的幼果，仍然需 要借助外力才能实现套袋，耗时且存在一定危险。能 够自由快速伸缩的套袋机，将成为套袋作业的主流 产品。 ２．３长时间工作稳定性 套袋机还是一种新兴产品，大多数产品处于研制 或是试用阶段，并没有真正得到果农的实际检验。实 验室数据大都没有经过长时间实地使用检验，仅仅是 数小时的测试并不能准确反映产品的稳定性。实际套
篁 文亦骁等：水果套袋机发展研究综述 袋过程中存在着很多不利因素，刮风、下雨、残留的枝 叶等等都会对机器的稳定性产生影响，可能会发生卡 袋、无法封口等情况。同时，也应该考虑使用者的舒适 度，机器太重、太大都不便于长时间操作。在达到技术 要求后，还应该对机器的材质进行优化考虑，尽可能减 轻重量以满足果农长时间使用。 因此，套袋机还需进一步改进优化，在封口、传送、 高度自适应上继续创新，加大实验强度，尽量模拟实际 使用情况，保证各种环境下机器的正常使用，降低漏套 率，提高套袋机高度适应能力，为自适应套袋机奠定基 础。同时，结合材料科研成果，利用新型轻质、抗摔材 料，为套袋机“瘦身”。 ３ 展望 水果种植品种多，生长环境千差万别，为提高套袋 机套袋效率，使套袋机适用面更广，需要进一步优化设 计套袋机各个部件，以达到一定的稳定性、通用性和适 应性为目的。科研工作者应当在理论研究的同时，基 于不同水果的差异，更加注重通用性和适应性的问题。 ３．１ 加大基础科研力度 加强不同学科科研单位合作，推进机械与水果种 植农艺学相结合的科研探索新模式，增进院所间、院企 间相互交流［１ ，以农艺结合农机的方式协调发展。同 时，加大对套袋机结构工艺的研究，考虑套袋过程中输 送袋、撑袋、封口的相互影响，对重点机构开展核心研 究，学习外国技术经验，加大资金投入，同时结合仿真 软件提高套袋机产品质量。 ３．２多功能型套袋机器人 随着人工智能的发展，未来套袋机将不再是单独 的产品，而是农业机器人的功能之一。集修剪、喷药、 灌溉、套袋、采摘一体的果园机器人将替代人工作 业 ］，彻底解放人类双手。这种集约型技术将缩短作 业周期、降低劳动强度并且增加水果产量。 ３．３套袋材料多样化 目前我国套袋材质主要以纸袋以及塑料薄膜袋为 主，成本大约在４分／个。这两种套袋均需要解决封口 问题。美国目前使用的膜利康液体薄膜，直接喷洒在 水果上，省去了套袋的繁琐工作。因此，套袋机也要与 农艺相结合，实时跟进农业的最新研究成果，以最新的 材质不断改进套袋材质，以农艺推动农机，从多方面改 进套袋技术。 ３．４专业化种植 目前我国水果产业正朝专业化方向发展，标准化 果园建设正在各地逐步开展，果树的行距、株距均达到 机械化作业标准。可以利用水果采摘平台完成对幼果 的套袋以及采摘工作。在提高水果品质方面，可以结 合美国农场模式，开展果园综合化管理。抓紧建设果 园配套智能设备，同时结合现在快速发展的植保机械， 以其他辅助设备代替套袋作业，提高工作效率。完善 先进的采摘后加工设备链、营销链，建立一整套水果采 摘后管理体系。 ４ 结语 传统人工套袋主要依靠人力，劳动强度大、效率 低。水果套袋作为水果生产中的关键环节，在我国有 着广阔的市场前景；但目前我国水果套袋仍然是人工 为主。高效率套袋机不仅可以降低果农劳动强度，还 可以减少作业周期。但是，我国的套袋机研究仍然处 于起步阶段，还没有得到大规模推广。 随着国际、国内市场对水果质量的要求越来越高， 以及果农套袋意识的逐步提高，选择套袋的果农越来 越多。水果幼果套袋机的需求将会越来越迫切，市场 潜力巨大。随着国家政策的支撑，政府部门的重视，制 造技术的提升，科研机构研究力度的加大，水果幼果套 袋机必将走上健康快速发展道路，取得关键性技术 突破。 参 考 文 献 ［１］杨建权．浅谈果树栽培管理措施及种植技术要点［Ｊ］．农业 开发与装备，２０１７，（１）：１６６． ［２］王文妮，任三强．苹果套袋技术要点分析［Ｊ］．中国果菜， ２０１７，３７（１）：７５～７７． Ｗａｎｇ Ｗｅｎｎｉ，Ｒｅｎ Ｓａｎｑｉａｎｇ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｐｐｌｅ ｂａｇｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｆｒｕｉｔ Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ，２０１７，３７（１）： ７５～７７． ［３］王志明．四川水果生产机械化现状及其前景展望［Ｊ］．ＮｉｌＩ 农业与农机，２０１６，（４）：１４～１５． ［４］王自然，段惠芬，郭俊，等．套袋对柠檬果实外观品质的影 响［Ｊ］．江苏农业科学，２０１６，４４（８）：２１４～２１６． ［５］陈熙．幼果套袋机冲击传统果园模式首届全国水果幼果套 袋产业生态峰会落幕［Ｎ］．中国合作时报，２０１６—７—１． Ｅ６］陈熙．幼果套袋机抓住新商机ＥＪ］．中国农资，２０１６，（１Ｏ）：１４． ［７］孙兆军．猕猴桃套袋技术［Ｊ］．落叶果树，２０１６，（３）：７． ［８］刘保友，王英姿．套袋红富士苹果病虫害防治技术规 程［Ｊ］．烟台果树，２０１７，（１）：２６～２７． ［９］Ｋｏｎｄｏ Ｎ，Ｍｏｎｔａ Ｍ，Ｆｕｉｉｕｒａ Ｔ．Ｆｒｕｉｔ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｒｏｂｏｔｓ ｉｎ Ｊａｐａｎ Ｉ－Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｓｐａｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９６，１８（１—２）： １８１～１８４． ［１Ｏ］Ｍｏｎｔａ Ｍ，Ｋｏｎｄｏ Ｎ，Ｔｉｎｇ Ｋ Ｃ．Ｅｎｄ—ｅｆｆｅｅｔｏｒｓ ｆｏｒ ｔｏｍａｔｏ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｒｏｂｏｔ［¨．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ｒｅｖｉｅｗ， １９９８，１２（１）：１１～２５． ［１１］葛晓棠．半自动苹果套袋机器人的研究［Ｄ］．北京：中国 农业大学，２００５．
中国农机化学报 Ｇｅ Ｘｉａｏｔａｎｇ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｅｍｉ—ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ ａｐｐｌｅ ｂａｇｇ－ ２０１７矩 ［１６］何平，李林光，王海波，等．遮光性套袋对桃果实转录组 的影响［Ｊ］．中国农业科学，２０１７，５０（６）：１０８８￣１０９７． Ｈｅ Ｐｉｎｇ，Ｌｉ Ｌｉｎｇｕａｎｇ，Ｗａｎｇ Ｈａｉｂｏ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｈａｄ— ｉｎｇ ＥＤ］．Ｂｅｒｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００５． Ｅ１２２孙亚平，彭俞彪，袁天印，等．便携式水果套袋机［Ｊ１．科 技创新与应用，２０１６，（１２）：２２～２３． ｉｎｇ ｆｒｕｉｔ ｗｉｔｈ ｏｐａｑｕｅ ｐａｐｅｒ ｂａｇ ｏｎ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｉｎ ｐｅａｃｈ［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１７，５０（６）：１０８８￣１０９７． ［１３１王胜会．水果套袋机器人的开发设计及研究［Ｄ１．秦皇 岛：燕山大学，２０１６． Ｗａｎｇ Ｓｈｅｎｇｈｕｉ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ［１７］冯勇．葡萄套袋机结构分析及应用［Ｊ］．湖南造纸，２０１３， （１）：３０～３２． ａ ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｒｏｂｏｔ［Ｄ］．Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ：Ｙａｎｓｈａｎ Ｕｎｉ— ｖｅｒｓｉｔｙ，２０１６． Ｅｌ８］姜涛，李树军．我国农机科研事业的发展研究［Ｊ］．农业 机械，２００７，（１８）：３１～３２． ［１４］冷康麒．一种幼果套袋机上的自动压合装置ＥＰ］．中国专 利：２０１６２０８３８７９８．１，２０１７一Ｏ２一Ｏ６． ［１９］Ｏｂｅｒｔｉ Ｒ，Ｍａｒｃｈｉ Ｍ，Ｔｉｒｅｌｌｉ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｏｆ ｇｒａｐｅｖｉｎｅｓ ｆｏｒ ｄｉｓｅａｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｓｉｎｇ ａ ｍｏｄｕｌａｒ ａｇｒｉｃｕｌ— Ｅ１５１冷康麒．一种幼果套袋机上的套袋张口装置［Ｐ］．中国专 利：２Ｏ１５２Ｏ１６４２９１．８，２０１５—０７～２２． ｔｕｒａｌ ｒｏｂｏｔ［Ｊ］．Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，１４６： ２０３～２１ ５． Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ Ｗｅｎ Ｙｉｘｉａｏ，Ｗａｎｇ Ｚｈｉｍｉｎｇ，Ｗａｎ Ｙｏｎｇ，Ｈｅ Ｊｕｎｆｅｎｇ （Ｓｉｃｈｕａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，６１００６６， Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ’ｓ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｌｉｖｉｎｇ，ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｉｓ ｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｉｎｇ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉ— ｔｙ ｏｆ ｆｒｕｉｔ，ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｆｒｕｉｔ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｖａｌｕｅ，ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｌａｂｏｒ ａｒｅ ａｌｓｏ ｉｎ ｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄ ｂａｇｇｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ａｎｄ ｈｏｔｓｐｏｔ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｂｏｒ ｓｈｏｒｔａｇｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏ— ｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈａｔ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ；ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ；ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ （上接第８８页） ［１１１肖文皓，白瑞林，许凡，等．基于信赖域算法的机械臂时间 最优轨迹规划口］．传感器与微系统，２０１３，３２（６）：７７￣８０． ［１２］李小为，胡立坤，王琥．速度约束下ＰＳＯ的六自由度机 械臂时间最优轨迹规划［Ｊ］．智能系统学报，２０１５，１０ （３）：３９３～３９８． Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１９９８． ＩＥＥＥ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ．，Ｔｈｅ １９９８ ＩＥＥＥ Ｉｎ— ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ．ＩＥＥＥ，１９９８：６９４７３． ［１４］张顶学，关治洪，刘新芝．一种动态改变惯性权重的自适应 粒子群算法ｌ＿Ｊ］．控制与决策，２００８，２３（１１）：１２５３￣１２５７． ［１５］付荣．基于智能优化方法的机械臂轨迹规划研究［Ｄ１．北 京：北京工业大学，２０１１． ［１３１ Ｓｈｉ Ｙ，Ｅｂｅｒｈａｒｔ Ｒ．Ａ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ［Ｃ］／／ Ｔｉｍｅ－ｏｐｔｉｍａｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＳＯ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｚｈａｎ Ｔａｏ，Ｙａｎｇ Ｇｕａｎｇｙｏｕ （Ｈｕｂｅｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ，４３００６８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ｏｆ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ，ｔｈｅ ｄｕａｌ—ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ５一ＤＯＦ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ ａｎｄ ｗｈｉｃｈ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ－ｆｒｅｅ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ａ ｓｉｎｇｌｅ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｗｉｔｈ １０ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ｆｒｅｅｄｏｍ．Ｇｅｎｅｒａｌ ｐｒｏｂ— ｌｅｍ ａｂｏｕｔ ｔｉｍｅ—ｏｐｔｉｍａｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｕｌｔｉ—ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｐｌｉｎｅ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ．Ｔａｋｉｎｇ ４— ３—３—４ ｏｒｄｅｒ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ＰＳＯ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｓｅｇｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈａｔ， ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｊｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｉｍｅ—ｏｐｔｉｍａｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｗｈｉｃｈ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｆｒｅｅ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ；ｔｉｍｅ—ｏｐｔｉｍａｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ；ＰＳＯ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ
2024年1月23日发(作者：丹永言)
第３８卷第６期 中国农机化学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ＶｏｌＪ ３８ ＮＯ．６ ２Ｏ１７年６月 Ｊｕｎ． ２０１７ 水果套袋机发展研究综述＊ 文亦骁，王志明，万勇，何俊峰 （四川省农业机械研究设计院，成都市，６１００６６） 摘要：随着人民生活水平不断提高，高品质水果的市场需求也越来越大。为提高水果品质，水果（幼果）套袋技术被广泛应 用，在改善品质的同时提升水果价值。随之而来的是果农劳动量和劳动强度大幅提升，在劳动力越发匮乏的今天，套袋机 为研究重点和热点。本文介绍国内外套袋机研究现状，从操作方式、使用效率、自动化程度等方面探讨现有套袋机存在问 题，并提出发展建议与对策。 关键词：套袋机；机械化；发展研究；建议 中图分类号：ｓ１ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５－５５５３（２０１７）０６—０１０４—０５ 文亦骁，王志明，万勇，何俊峰．水果套袋机发展研究综述ｒＪ］．中国农机化学报，２０１７，３８（６）：ｌｏ４～１０８ ｗｅｎ Ｙｉｘｉａｏ，Ｗａｎｇ Ｚｈｉｍｉｎｇ，Ｗａｎ Ｙｏｎｇ，Ｈｅ Ｊｕｎｆｅｎｇ．Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｈａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉ ｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２０１７，３８（６）：ｌＯ４～１０８ ０ 引言 近年来，我国水果产业发展迅猛，果品总面积和总 谓苦不堪言，这也使得水果成本间接提高。套袋机的 出现可以有效解决上述问题。 产量一直稳居世界第一ｌ１］。果品的质量和产业化水平 也在不断发展和提高。目前，果品产业已成为继粮食、 蔬菜之后的第三大农业种植产业 ］，是国内外市场前 景广阔且具有较强国际竞争力的优势农业产业，也是 许多地方经济发展的亮点和农民致富的支柱产业之 一１ 国内外发展状况 水果套袋技术能够最大限度地减少因与空气中有 害杂质直接接触而造成的果实表面污染，并有效减轻 果锈的发生和危害；能够有效地减少果实与枝叶的挂、 擦伤使果面更加洁净光亮，细致美观；能避免或减轻病 。其中，苹果、柑橘和梨的产量更是占了近４０ ］。 虫对果实的危害；能阻隔喷洒农药对水果表面的污染， 减少果实内农药残留量；能显著增进色泽艳丽水果的 果实着色度，果实表色艳丽漂亮。且其能够在袋内产 生局部温室效应，使果实保持合适的湿度、温度从而提 高果实品质。套袋起源于２０世纪初的日本＿７】，先被应 随着电商以及相应的物流的发展，水果的市场需求更 是节节攀升。 虽然我国在种植面积、产量上跃居世界第一，但是 仍未达到我国水果市场潜在能力。人均水果消费量增 长虽较快，但与国际平均水平相比还有较大差距。我 国水果市场还有很大发展空间。随着生活水平以及健 用于梨、葡萄栽培，继而扩大到苹果；７０年代初在Ｅｌ 本、韩国、美国等国家逐步应用于果园生产 ｊ．目前世 界各国还在实践中不断探索和研究这项技术。我国自 ２Ｏ世纪５Ｏ年代开始在梨、桃上进行套袋，目前，果实 套袋已成为我国果树生产的一项重要栽培技术，应用 几乎覆盖所有果树品种。 水果（幼果）套袋机主要包括果袋输送、撑袋、封 康意识的不断提升，人们对水果的“质量”更加关注，健 康、卫生、无公害的水果正日益受到大家追捧。 套袋水果优质、精美，无论在国际市场还是国内市 场均受到消费者的青睐，一些“大品牌”套袋水果价格 更是高居不下。规范化、标准化水果生产基地正在全 国各地展开试点，使水果的种植、采摘、销售得到了规 范¨４ ］。传统套袋费时费力、效率极低，并且套袋质量 参差不齐。由于市场需求的不断增加，套袋工作需要 投入极大的人力与物力，加上天气环境的影响，果农可 口三大部分。套袋机械化技术的研究相较于水果栽 培技术研究，理论及应用都比较薄弱，研究方式较为 单一并且大多数都停留在理论研究阶段，并没有大 规模应用。 收稿Ｅｌ期：２Ｏ１７年５月２６日 修回！Ｅｌ期：２Ｏｌ７年６月２日 ＊基金项目：四川Ｉ省省级科研院所基本科研项目（２０１７ＹＳＫＹ００１１ ０３） 第一作者：文亦骁，男，１９９０年生，四川成都人，硕士，助理工程师；研究方向为水果储藏与保鲜。Ｅ—ｍａｉｌ：９９３９４４８５７＠ｑｑ．ＣＯＦＩ１
第６期 文亦骁等：水果套袋机发展研究综述 ｌ０５ １．１ 国外研究现状 目前， 外对于套袋机的研究较少。日本、美国等 科技强国正 研制的是大型多功能智能化机器人，套 袋只是作为其功能之一。 日本…于其人口少，劳动力不足， 农业机械上的 研究领先于巾同。日本冈山大学农学院研制的棚架栽 培下多功能葡萄收获机器人 。存完成葡萄套袋的 同时，还可通过更换末端执行机构完成疏果、剪枝、喷 药等功能。机械臂安装在白走式小 上，其末端是可 更换的执行器以及视觉传感器组成。其撑袋动作南机 械手配合带有弹簧的套袋完成。 美国由于其农场规模大，劳动力少，很难像中国这 样利用大规模套袋防治病虫灾害以及提高卖相。得益 于其先进的科技．在脐橙、苹果等果实』二喷洒一种外观 类似于白色涂料的可降解液体膜，以减轻果实的日晒 斑、病斑。液体膜喷洒方便，效牢高，在美国农场使用 率非常高。为了提高水果品质，荚同农场采用宽行距、 矮化密植种植方式，最新的苹果种植更是采用Ｖ型架 种植，透光、通Ｊｘｌ均达到一定要求。同时，还建造了智 能化水肥一体化灌溉系统，根据实际情况农场主可以 随时调整施肥方案。再加上美 完善的水果加工及销 售网链，都保障了果农合理收益，也提高＿ｒ美同水果往 国际ｒｆ＝『场的影响力。 １ ２ 国内研究现状 目前，我 水果（幼果）套袋机根据果袋材质可分 为：塑料薄膜式、纸袋式。根据封口方式可分为：橡筋封 口式、汀书钉式以及铁丝折叠式。塑料薄膜式套袋机 （ １）主要应川在青枣、青苹果等低矮稀疏果树上，此种 套袋机利刚热熔丝加热熔合的方式封口。结构简 。 图１膜袋式套袋机 Ｆｉｇ．１ Ｉ）ｉａｐｌ＂￣ｒａｇｒｉ１ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ 其操作方法为：（１）大拇指向下拉凸起按钮，同时 下乐套袋器Ｉ 部．利，Ｉ＿｝ｊ胶棒黏住膜袋；（２）松开套袋器。 使之复原并黏住膜袋；（３）抵住凸起按钮适当下压上部 机构，使套袋器ｆ 下两端胶棒黏住膜袋两侧；（４）松开 套袋器，使膜袋撑开；（５）将幼果放入袋内，下压匕部机 构，通过热熔丝加热封住袋口。经过以ｆ 步骤，完成幼 果的套袋过程．操作熟练以后，效牢较高。 但是，此种套袋机需要一定操作技巧。撑袋时容易 碰到热熔丝，从而提前封袋。并且在ＪｘＬ大或者枝１１ｒ密 集处无法使用。有一定的局限性，无法完成较高处的套 袋作业。巾于不同水果对于套袋的要求不同，塑料膜 袋式套袋不能替代其它纸袋套袋方式。受限于纸套袋 的材质，纸袋套袋将更加复杂。目前， 内部分高校已 经开展了水果套袋机器人的研究。 ２００５年，中同农业大学葛晓堂、徐丽明等人进行 了“半自动套袋机器人”的研究“。陔套袋机器人实 现了纸袋输送、撑袋过程的令程自动化，套袋过程的半 自动化。该机器利川真空发生装置吸住纸袋，配合气 缸完成撑袋工作，并创新型引入拢爪、手爪机构，提高 ｒ撑袋效率。重新改进ｒ套袋铁丝的布局，利用两对 凹凸Ｖ型块，通过Ｖ型块的啮合，挤压袋口的铁丝．完 成袋口的封口要求。套袋机构手持杆 叮以门ｍ伸缩， 从而方便完成不同高度的作业。经试验，其套袋速度 为３个／分钟，较人Ｔ提高一倍左右。陔 自动套袋机 主要操作装置功能和操作任务如表１所示。其撑袋结 构如 ２所示，套袋机构如图３所示。 表１操作装置功能 Ｔａｂ．１ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｌｍｉｌ 装置 功能 真空发生器 产生真空吸附、排，１：套袋 气缸 实现伸缩，带动吸盘运动 弹簧托板 纸袋输送 拢爪 定袋门 弧形手爪 撑袋 Ｖ型块 封¨ 图２撑袋机构 Ｆｉｇ．２ Ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｉｎｓｔｉｔｕｌ ｉｏ，１ 图３套袋机构 Ｆｉｇ．３ Ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｔ
中国农机化学报 ２０１６年，西南大学孙亚平、彭俞彪等人研制了一 种便携式水果套袋机口 。该套袋机由支撑机构、操纵 机构和分离放袋机构组成。不同于其它套袋机，此便 携式套袋机没有撑袋机构和封口机构，取而代之的是 新型套袋，利用橡胶绳性质自动封口，如图４所示。操 作时，通过空心顶柱带动套环向上移动，挤压橡胶垫产 生形变释放套袋。套袋被释放后，由于橡胶绳的作用 会自动收紧，达到套袋效果。此套袋机结构简单，速度 快，作业速度可达１０个／ｍｉｎ，且操作方便，借助伸缩杆 和摄像头可以独自完成高处作业。 图４橡胶绳袋 Ｆｉｇ．４ Ｒｕｂｂｅｒ ｒｏｐｅ ｂａｇ １．套环２．橡胶绳３．塑料膜袋 ２０１６年，燕山大学的王胜会等人开展了水果套袋 机器人仿真试验＿１引。此机器人专门针对纺锤形果树 开展作业。水果套袋机器人包括机械臂、分带传送、撑 口以及封口装置构成。创新型的引入了四周向中心收 拢的封口方式，建立相应的数学模型。利用Ｄ—Ｈ法 建立了机构运动学模型，进行了运动学正反解分析，并 用Ａｄａｍｓ软件验证了运动的平滑性。并在仿真中设 置了枝干、幼果、纸袋三种障碍，建立ｃ一空间障碍信 息模型，完成仿真。此次研究进行了模块化分析，达到 了初定目标。 ２０１６年，四川阔程科技有限公司研制了一种自动 幼果套袋机如图５所示＿】 。 图５全自动套袋机 Ｆｉｇ．５ Ｆｕｌｌ—ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ 套袋机主要由上压板、叉板、电机、传感器构成。 该套袋机利用电机带动上压板实现撑袋与封口动作， 并且能够自动感应套袋是否送达撑口装置处，实现了 全自动化送袋过程。当果实完全进入套袋内，触碰感 应装置，进而启动自动封口装置。该套袋机可以完成 自动出袋、撑袋、封口动作。在传统机械式套袋机的基 础上加入了传感器及电机，能够自动识别套袋过程，实 现一键式甚至是全自动化套袋。但该套袋机还未上 市，处于研发阶段，其可靠性还有待检验，且其撑袋、封 袋需要两次开合上压板，机构运行时间还有待测定。 ２存在的问题 水果幼果多为球状或椭球状，在果树上呈无序生 长形式，所要求的套袋机技术难度大。从现有的幼果 套袋机来看，套袋机械化、自动化理论及实际应用水平 有待提高，各个机构的作业方式还存在很多问题。 ２．１ 封口机构效率低 受制于人工套袋工作量大、劳动力严重匮乏等因 素，人工套袋目前日均能够达到３ ０００个／天，套袋成 本大致４分／个，套袋机要想得到大规模应用，必须至 少达到人工２倍速度，同时，套袋的成本还不应该太高 （个别套袋专机专用）。中国果农首要考虑的就是成本 因素，套袋机在考虑制造成本的同时还应该考虑套袋 作业时的成本。 目前，制约套袋机发展的主要问题是封口技术。 普通人工套袋虽然耗时、耗力，但是封口扎实，基本达 到要求，套袋机套袋封口松动，烫伤果柄等现象频 出Ｅ１６－１ ７］，需要人力再次检查，套袋工作时间增加，对果 实的套袋效率影响较大，无形中增加了使用成本。此 外，加上幼果生长高度不一，大小不一，疏密不一等因 素，套袋机封口很难实现高效率。 由于机械结构技术成熟，可以加大对封口机构的 研究，着力开发适用于幼果的封口装置，着重解决果柄 处套袋松动的情况。尽力保证在水果完好的情况下完 成高效率封口。 ２．２套袋高度灵活性差 受制于果树的形状，套袋作业存在着高度上的差 异。人工作业时，需要借助扶梯才能完成套袋。套袋 机的研制，不仅要解决套袋封口技术，还要减轻劳动者 的工作强度，无需借助外力即实现套袋作业。我国市 场现有新型套袋机多适用于低矮幼果的套袋，对幼果 的生长高度要求较高，特别是在树冠处的幼果，仍然需 要借助外力才能实现套袋，耗时且存在一定危险。能 够自由快速伸缩的套袋机，将成为套袋作业的主流 产品。 ２．３长时间工作稳定性 套袋机还是一种新兴产品，大多数产品处于研制 或是试用阶段，并没有真正得到果农的实际检验。实 验室数据大都没有经过长时间实地使用检验，仅仅是 数小时的测试并不能准确反映产品的稳定性。实际套
篁 文亦骁等：水果套袋机发展研究综述 袋过程中存在着很多不利因素，刮风、下雨、残留的枝 叶等等都会对机器的稳定性产生影响，可能会发生卡 袋、无法封口等情况。同时，也应该考虑使用者的舒适 度，机器太重、太大都不便于长时间操作。在达到技术 要求后，还应该对机器的材质进行优化考虑，尽可能减 轻重量以满足果农长时间使用。 因此，套袋机还需进一步改进优化，在封口、传送、 高度自适应上继续创新，加大实验强度，尽量模拟实际 使用情况，保证各种环境下机器的正常使用，降低漏套 率，提高套袋机高度适应能力，为自适应套袋机奠定基 础。同时，结合材料科研成果，利用新型轻质、抗摔材 料，为套袋机“瘦身”。 ３ 展望 水果种植品种多，生长环境千差万别，为提高套袋 机套袋效率，使套袋机适用面更广，需要进一步优化设 计套袋机各个部件，以达到一定的稳定性、通用性和适 应性为目的。科研工作者应当在理论研究的同时，基 于不同水果的差异，更加注重通用性和适应性的问题。 ３．１ 加大基础科研力度 加强不同学科科研单位合作，推进机械与水果种 植农艺学相结合的科研探索新模式，增进院所间、院企 间相互交流［１ ，以农艺结合农机的方式协调发展。同 时，加大对套袋机结构工艺的研究，考虑套袋过程中输 送袋、撑袋、封口的相互影响，对重点机构开展核心研 究，学习外国技术经验，加大资金投入，同时结合仿真 软件提高套袋机产品质量。 ３．２多功能型套袋机器人 随着人工智能的发展，未来套袋机将不再是单独 的产品，而是农业机器人的功能之一。集修剪、喷药、 灌溉、套袋、采摘一体的果园机器人将替代人工作 业 ］，彻底解放人类双手。这种集约型技术将缩短作 业周期、降低劳动强度并且增加水果产量。 ３．３套袋材料多样化 目前我国套袋材质主要以纸袋以及塑料薄膜袋为 主，成本大约在４分／个。这两种套袋均需要解决封口 问题。美国目前使用的膜利康液体薄膜，直接喷洒在 水果上，省去了套袋的繁琐工作。因此，套袋机也要与 农艺相结合，实时跟进农业的最新研究成果，以最新的 材质不断改进套袋材质，以农艺推动农机，从多方面改 进套袋技术。 ３．４专业化种植 目前我国水果产业正朝专业化方向发展，标准化 果园建设正在各地逐步开展，果树的行距、株距均达到 机械化作业标准。可以利用水果采摘平台完成对幼果 的套袋以及采摘工作。在提高水果品质方面，可以结 合美国农场模式，开展果园综合化管理。抓紧建设果 园配套智能设备，同时结合现在快速发展的植保机械， 以其他辅助设备代替套袋作业，提高工作效率。完善 先进的采摘后加工设备链、营销链，建立一整套水果采 摘后管理体系。 ４ 结语 传统人工套袋主要依靠人力，劳动强度大、效率 低。水果套袋作为水果生产中的关键环节，在我国有 着广阔的市场前景；但目前我国水果套袋仍然是人工 为主。高效率套袋机不仅可以降低果农劳动强度，还 可以减少作业周期。但是，我国的套袋机研究仍然处 于起步阶段，还没有得到大规模推广。 随着国际、国内市场对水果质量的要求越来越高， 以及果农套袋意识的逐步提高，选择套袋的果农越来 越多。水果幼果套袋机的需求将会越来越迫切，市场 潜力巨大。随着国家政策的支撑，政府部门的重视，制 造技术的提升，科研机构研究力度的加大，水果幼果套 袋机必将走上健康快速发展道路，取得关键性技术 突破。 参 考 文 献 ［１］杨建权．浅谈果树栽培管理措施及种植技术要点［Ｊ］．农业 开发与装备，２０１７，（１）：１６６． ［２］王文妮，任三强．苹果套袋技术要点分析［Ｊ］．中国果菜， ２０１７，３７（１）：７５～７７． Ｗａｎｇ Ｗｅｎｎｉ，Ｒｅｎ Ｓａｎｑｉａｎｇ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｐｐｌｅ ｂａｇｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｆｒｕｉｔ Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ，２０１７，３７（１）： ７５～７７． ［３］王志明．四川水果生产机械化现状及其前景展望［Ｊ］．ＮｉｌＩ 农业与农机，２０１６，（４）：１４～１５． ［４］王自然，段惠芬，郭俊，等．套袋对柠檬果实外观品质的影 响［Ｊ］．江苏农业科学，２０１６，４４（８）：２１４～２１６． ［５］陈熙．幼果套袋机冲击传统果园模式首届全国水果幼果套 袋产业生态峰会落幕［Ｎ］．中国合作时报，２０１６—７—１． Ｅ６］陈熙．幼果套袋机抓住新商机ＥＪ］．中国农资，２０１６，（１Ｏ）：１４． ［７］孙兆军．猕猴桃套袋技术［Ｊ］．落叶果树，２０１６，（３）：７． ［８］刘保友，王英姿．套袋红富士苹果病虫害防治技术规 程［Ｊ］．烟台果树，２０１７，（１）：２６～２７． ［９］Ｋｏｎｄｏ Ｎ，Ｍｏｎｔａ Ｍ，Ｆｕｉｉｕｒａ Ｔ．Ｆｒｕｉｔ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｒｏｂｏｔｓ ｉｎ Ｊａｐａｎ Ｉ－Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｓｐａｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９６，１８（１—２）： １８１～１８４． ［１Ｏ］Ｍｏｎｔａ Ｍ，Ｋｏｎｄｏ Ｎ，Ｔｉｎｇ Ｋ Ｃ．Ｅｎｄ—ｅｆｆｅｅｔｏｒｓ ｆｏｒ ｔｏｍａｔｏ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｒｏｂｏｔ［¨．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ｒｅｖｉｅｗ， １９９８，１２（１）：１１～２５． ［１１］葛晓棠．半自动苹果套袋机器人的研究［Ｄ］．北京：中国 农业大学，２００５．
中国农机化学报 Ｇｅ Ｘｉａｏｔａｎｇ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｅｍｉ—ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ ａｐｐｌｅ ｂａｇｇ－ ２０１７矩 ［１６］何平，李林光，王海波，等．遮光性套袋对桃果实转录组 的影响［Ｊ］．中国农业科学，２０１７，５０（６）：１０８８￣１０９７． Ｈｅ Ｐｉｎｇ，Ｌｉ Ｌｉｎｇｕａｎｇ，Ｗａｎｇ Ｈａｉｂｏ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｈａｄ— ｉｎｇ ＥＤ］．Ｂｅｒｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００５． Ｅ１２２孙亚平，彭俞彪，袁天印，等．便携式水果套袋机［Ｊ１．科 技创新与应用，２０１６，（１２）：２２～２３． ｉｎｇ ｆｒｕｉｔ ｗｉｔｈ ｏｐａｑｕｅ ｐａｐｅｒ ｂａｇ ｏｎ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｉｎ ｐｅａｃｈ［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１７，５０（６）：１０８８￣１０９７． ［１３１王胜会．水果套袋机器人的开发设计及研究［Ｄ１．秦皇 岛：燕山大学，２０１６． Ｗａｎｇ Ｓｈｅｎｇｈｕｉ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ［１７］冯勇．葡萄套袋机结构分析及应用［Ｊ］．湖南造纸，２０１３， （１）：３０～３２． ａ ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｒｏｂｏｔ［Ｄ］．Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ：Ｙａｎｓｈａｎ Ｕｎｉ— ｖｅｒｓｉｔｙ，２０１６． Ｅｌ８］姜涛，李树军．我国农机科研事业的发展研究［Ｊ］．农业 机械，２００７，（１８）：３１～３２． ［１４］冷康麒．一种幼果套袋机上的自动压合装置ＥＰ］．中国专 利：２０１６２０８３８７９８．１，２０１７一Ｏ２一Ｏ６． ［１９］Ｏｂｅｒｔｉ Ｒ，Ｍａｒｃｈｉ Ｍ，Ｔｉｒｅｌｌｉ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｏｆ ｇｒａｐｅｖｉｎｅｓ ｆｏｒ ｄｉｓｅａｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｓｉｎｇ ａ ｍｏｄｕｌａｒ ａｇｒｉｃｕｌ— Ｅ１５１冷康麒．一种幼果套袋机上的套袋张口装置［Ｐ］．中国专 利：２Ｏ１５２Ｏ１６４２９１．８，２０１５—０７～２２． ｔｕｒａｌ ｒｏｂｏｔ［Ｊ］．Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，１４６： ２０３～２１ ５． Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ Ｗｅｎ Ｙｉｘｉａｏ，Ｗａｎｇ Ｚｈｉｍｉｎｇ，Ｗａｎ Ｙｏｎｇ，Ｈｅ Ｊｕｎｆｅｎｇ （Ｓｉｃｈｕａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，６１００６６， Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ’ｓ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｌｉｖｉｎｇ，ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｉｓ ｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｉｎｇ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉ— ｔｙ ｏｆ ｆｒｕｉｔ，ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｆｒｕｉｔ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｖａｌｕｅ，ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｌａｂｏｒ ａｒｅ ａｌｓｏ ｉｎ ｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄ ｂａｇｇｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ａｎｄ ｈｏｔｓｐｏｔ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｂｏｒ ｓｈｏｒｔａｇｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏ— ｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈａｔ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｕｉｔ ｂａｇｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ；ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ；ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ （上接第８８页） ［１１１肖文皓，白瑞林，许凡，等．基于信赖域算法的机械臂时间 最优轨迹规划口］．传感器与微系统，２０１３，３２（６）：７７￣８０． ［１２］李小为，胡立坤，王琥．速度约束下ＰＳＯ的六自由度机 械臂时间最优轨迹规划［Ｊ］．智能系统学报，２０１５，１０ （３）：３９３～３９８． Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１９９８． ＩＥＥＥ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ．，Ｔｈｅ １９９８ ＩＥＥＥ Ｉｎ— ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ．ＩＥＥＥ，１９９８：６９４７３． ［１４］张顶学，关治洪，刘新芝．一种动态改变惯性权重的自适应 粒子群算法ｌ＿Ｊ］．控制与决策，２００８，２３（１１）：１２５３￣１２５７． ［１５］付荣．基于智能优化方法的机械臂轨迹规划研究［Ｄ１．北 京：北京工业大学，２０１１． ［１３１ Ｓｈｉ Ｙ，Ｅｂｅｒｈａｒｔ Ｒ．Ａ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ［Ｃ］／／ Ｔｉｍｅ－ｏｐｔｉｍａｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＳＯ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｚｈａｎ Ｔａｏ，Ｙａｎｇ Ｇｕａｎｇｙｏｕ （Ｈｕｂｅｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ，４３００６８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ｏｆ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ，ｔｈｅ ｄｕａｌ—ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ５一ＤＯＦ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ ａｎｄ ｗｈｉｃｈ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ－ｆｒｅｅ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ａ ｓｉｎｇｌｅ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｗｉｔｈ １０ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ｆｒｅｅｄｏｍ．Ｇｅｎｅｒａｌ ｐｒｏｂ— ｌｅｍ ａｂｏｕｔ ｔｉｍｅ—ｏｐｔｉｍａｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｕｌｔｉ—ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｐｌｉｎｅ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ．Ｔａｋｉｎｇ ４— ３—３—４ ｏｒｄｅｒ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ＰＳＯ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｓｅｇｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈａｔ， ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｊｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｉｍｅ—ｏｐｔｉｍａｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ ｗｈｉｃｈ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｆｒｅｅ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｕａｌ ａｒｍ ｒｏｂｏｔ；ｔｉｍｅ—ｏｐｔｉｍａｌ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ；ＰＳＯ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ