摘 要：随着大麻产业的发展和合法化，对于高效、可持续的大麻生产技术的需求日益增长。该文综述了近年来小型工业大麻收获机的研究进展，基于大麻收获机的意义和发展背景，着重分析了传统大麻手工收获存在的问题，如劳动密集、效率低下等，概述了小型工业大麻收获机的设计原理和技术特点，随后对目前小型工业大麻收获机应用特点即存在的问题进行分析，包括其优缺点和适用场景。最后展望小型工业大麻收获机的未来发展趋势，提出了需要进一步解决的技术难题和发展方向，以期为大麻生产技术的进步提供参考和借鉴。
关键词：小型工业大麻收获机；大麻生产技术；自动化；效率；机械结构；技术创新
工业大麻作为一种多用途植物，可以用于纺织品、建筑材料、生物燃料、医药品等领域[1]，不仅为各行业提供了可替代的材料和产品，还具有环保和可再生的特点，工业大麻种植和利用有助于促进农业多样化、减少对传统资源的依赖，同时推动经济发展和创新，为可持续发展目标做出贡献。
在大麻种植环节中，收获是至关重要的一步，然而传统的手工收割方式存在着诸多问题，如劳动密集、时间长、效率低等[2]，迫切需要新的技术手段来提升收割效率、降低成本。因此，小型工业大麻收获机作为一种新型收割设备备受关注。
本文综述近年来小型工业大麻收获机的研究进展，包括设计原理、技术特点以及现有机型的优缺点分析。通过对小型工业大麻收获机的研究和比较，旨在为大麻生产技术的进步和行业的可持续发展提供参考和借鉴。
不同类型的收割机具有各自的优缺点和适用范围，选择合适的收割机需要考虑到工业大麻品种、种植方式、收割效率和成本等因素。根据不同收割方式和结构设计，工业大麻微型收获机械类型及应用特点如表1所示[3]。
2 国内外工业大麻微型收获机械发展现状
2.1 国外发展现状
目前，国外的工业大麻微型收获机械已经得到了广泛应用和发展。在北美和欧洲等地，大麻产业已经得到了合法化，为工业大麻微型收获机械的发展提供了良好的市场空间。欧洲地区在工业大麻微型收获机械领域处于领先地位，如荷兰、德国和法国，已经投入大量资金和人力资源进行工业大麻收割机械的研发和生产，开发了一系列先进的收割机型号，包括割草机式、摇臂式和拖拉机式等多种类型[4]，通过提高收割效率和减少人工成本，有效地促进了工业大麻产业的发展。
表1工业大麻微型收获机械类型及应用特点
北美地区也是工业大麻微型收获机械技术发展的重要地区之一。美国和加拿大等国家的一些农业机械公司和科技企业积极投入到工业大麻收割机械的研究和生产中，致力于改进现有收割机型号的性能和功能，通过引入先进的自动化系统和人工智能技术，这些公司研发出具备自主导航和智能控制功能的全自动收割机型号，能够根据预设的路线和植株识别技术实现自主行驶和自动化收割[5]。此外，还注重改进收割机的割取方式和结构设计，以提高割取效率和减少对植株的机械损伤。
总体来说，国外的工业大麻微型收获机械已经得到了长足的发展，具备了较高的技术含量和市场竞争力。随着全球工业大麻市场的不断扩大，相信这些机械的发展前景会更加广阔。
2.2 国内研究进展
目前，国内工业大麻微型收获机械随着工业大麻产业的快速发展，该领域的技术和设备也在不断创新和完善。
2.2.1 预热处理对油体乳液pH稳定性的影响
目前国内市场上已经涌现出割草机式、摇臂式、手持式、拖拉机式等多种类型的收割机械。这些不同类型的机械在结构设计、割取方式和适用场景等方面存在差异，以满足不同规模和种植方式的工业大麻收割需求，用户可以根据具体需求选择适合自己的设备。
2.2.2 技术创新提升
国内一些企业和研究机构致力于改进现有机械的性能和功能，通过优化割取方式、提升自动化程度、增强耐用性等方面的技术改进，提升了收割机械的整体性能，为国内工业大麻生产提供了更好的技术支持。
2.2.3 产业市场规模不断扩大
随着工业大麻产业的快速发展，国内越来越多的农业生产企业和种植户意识到高效收割对于提高产量和降低成本的重要性，因此对收割机械的需求持续增长。同时，政府对于工业大麻产业的政策支持和监管力度加大[6]，为收割机械的研发、生产和推广提供了良好的政策环境。这些因素共同推动了国内工业大麻微型收获机械市场规模的不断扩大，为相关企业和机构带来了更广阔的发展空间。
3 工业大麻微型收获机存在的问题
3.1 机械性能不足
目前，市场上一些收割机械在处理工业大麻时面临着割取效率低、割取质量不稳定、机械损伤过大等问题。部分收割机械的设计和制造水平尚不成熟，导致其在实际应用中性能表现不佳，无法满足种植户对于高效、精准收割的需求。此外，一些机械存在着耐用性不足、易损件频繁更换等问题[7]，影响了机械的稳定运行和使用寿命。
3.2 防尘设计不合理
在收割过程中，大麻植株会产生大量尘土和细小植物碎屑，杂质进入机械内部，导致机械部件的磨损和故障。然而，目前一些收割机械的防尘设计不够完善，无法有效阻止尘土和碎屑的进入，导致机械的清洁和维护工作增加，同时也增加了机械的故障率和维修成本。
3.3 适应性差，效率低
由于工业大麻种植场景的多样性，包括植株高度、密度、生长状态等方面的差异，一些收割机械可能无法适应不同种植环境，导致效率低下。例如在高密度种植的大麻田地中，一些机械可能由于结构设计不合理或割刀配置不当[8]，无法有效穿过密集的植株进行割取，导致收割效率低下;而在植株生长不均匀或高低不平的场地中，机械可能难以保持稳定的运行状态，影响了割取的精准度和效率。
3.4 安全性低
在操作过程中，工业大麻收割机械可能会涉及到割刀、机械运转部件、动力系统等危险因素，随着工业大麻收割机械的自动化程度不断提高，在工作过程中会存在自动导航系统失灵、传感器故障等技术性安全隐患。如果没有及时的技术维护和安全监控措施，可能会导致机械操作失控或不当操作，增加了事故发生的风险。
4 工业大麻微型收获机发展趋势
4.1 技术智能化
随着人工智能、机器学习和自动化技术的不断发展，未来的收割机将趋向于智能化，具备自主导航、智能控制和自动化作业等功能。借助全球定位系统(GPS)和激光雷达等传感器，实现收割机在田间的自主导航和路径规划，确保机器沿着预设的收割路径高效行驶。使用图像识别和深度学习算法，对工业大麻植株进行识别和分类，以便针对不同类型的植株采取相应的割取方式和参数调整，提高收割精准度。结合传感器和实时数据反馈，实现收割机械的智能控制，自动调整割刀速度、高度和力度，可以适应不同生长状态的工业大麻，提高割取效率和质量。将收割机械与数据管理系统和云端平台连接，实现远程监控和自动化作业调度，提高生产计划的灵活性和响应速度，减少人力和时间成本。集成故障诊断传感器和数据分析算法，实时监测收割机械的运行状态，及时发现并解决潜在故障，提高设备的可靠性和稳定性。
4.2 多功能一体化
未来的收割机将不仅仅局限于单一的收割功能，而是向多功能一体化方向发展，结合其他作业任务，整合多种功能，如收割、剔除杂草、除草、施肥等，实现多任务协同作业，提高机械利用率和生产效率。同时可以用模块化设计，允许快速更换和调整不同的收割、剔除、分类等功能模块，以满足不同种植阶段和需求的变化。
4.3 环保节能
随着社会对环境保护和可持续发展的重视，未来的收割机将更加注重环保节能方面的技术创新和应用。未来的收割机将更多地采用绿色能源驱动，如太阳能、风能等可再生能源，减少对传统燃油的依赖，降低碳排放和环境污染。设备将采用高效节能的设计方案，优化动力系统、减少能源消耗的材料选择、降低机械阻力和能量损耗等，提高整机的能源利用效率。收割机的生产工艺将采用低排放的制造工艺和材料，减少对环境的污染，降低生产过程的碳足迹和能源消耗。
5 结论
随着全球对工业大麻的认识不断提升，工业大麻的生产和加工越来越成熟，而工业大麻微型收获机械作为工业大麻生产和加工过程中不可或缺的关键设备，在近年来也得到了越来越多的关注和研究。
未来的技术创新将成为推动工业大麻微型收获机械向智能化、多功能化和环保节能方向发展的关键驱动力。随着人工智能、机器学习和自动化技术的不断进步，收割机将越来越智能化，具备自主导航、智能控制和自动化作业等功能。同时向多功能一体化方向发展，结合其他农业任务，采用绿色能源驱动、高效节能设计和智能化节能控制等技术，减少对环境的污染和资源的浪费，实现更加可持续的发展。
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文章摘自：王红元，谢洪昌，王晨平，石素海，王海礁．小型工业大麻收获机研究进展 [J]. 农机使用与维修. 2024, 334(06):89-91.
