以自動機械進行採收，以取代高人力成本的農業工作，將是未來農業產業發展重心之一。以自動化機械進行採收，具有許多優勢，包括機械採收的品質較為穩定，不會因操作者而有時間或是個別的變化，除了執行採收，機器人還可同步檢查農作物的狀況，包括疾病監測以及生長狀態判斷，如能與農場系統串連，將可整體優化整個食物生產鏈的效率與品質。

但研發機械收割技術，許多困難也與也與農作物本身的屬性有關。有許多高價位、多年生、成熟速度不一的農產品，如蘋果、番茄、蘆筍、花椰菜，都需要以選擇性採收的方式進行採收。目前這類採收基本上仍以人工為主，自動化機械採收仍處於研發或是原型機階段。

了解蘆筍的生長狀況，設計適當的採收機

本文以蘆筍採收為例，蘆筍的特性本身就很難進行機械化採收。蘆筍嫩莖的生長方式本身就帶來了極大的挑戰，嫩莖會從蘆筍母株根部長出，而且生長速度快速，可達每天 5 公分左右。最理想的採收長度大約是 18 公分左右，所以採收的時間非常關鍵，最理想的採收時機要搶在整個葉芽張開前。除此之外，蘆筍嫩莖非常脆弱，任何輕微碰撞都有可能造成破損。現階段的採收方法仍以人工採收為主，白蘆筍需要先挖開畦面土壤，再將嫩莖拔出；綠蘆筍與紫蘆筍則長到適當長度後，以鐮刀由地面觸切割收割。

在許多地區，如澳洲、美國已存在的農業勞工短缺的問題。自 1990 年以來，市場上對於蘆筍的機械採收確實有其需求。尤其是在產季又面臨人力短缺的時候，在蘆筍最佳時期進行，機械化蘆筍採收技術就非常關鍵。尤其是如澳洲與美國，要在高薪資結構下維持競爭力市場，如果能使機械採收技術在經濟上匹敵手工採收，對於此類農產品生產的競爭力將十分重要。

理想中的蘆筍收割機，能夠篩選出適合長度的蘆筍再進行採收，並且不會損及尚未成熟的嫩苗，待供後續收割使用。除了最近已開發國家對於自動採收蘆筍的收割機，以取代勞動力的需求，近年來電腦控制的進步，電子元件、機器人以及感測器科技以及影像系統的發展，或將使選擇性採收在實務上終能實現。

認識早期的蘆筍選擇性採收原型機

1997年，美國先進製造和工業自動化中心(Centre for Advanced Manufacturing and Industrial Automation, CAMIA) 即已發表了蘆筍選擇性採收機的原型機，使用光束感測蘆筍嫩莖的長度，如果嫩莖截斷了光束發射的訊號，就會啟動採收裝置。氣壓缸就會將刀片往下送，然後旋轉至切割的水平位置。當刀片被啟動了，它會停在同一個水平位置。為了盡可能不要損傷蘆筍，刀片載有90度的旋轉以及上下線型移動。每個刀片的移動（下移、待在切割位置、上移回到原位置）有分開的設定，根據不同的脈衝編碼，由PLC控制。這讓系統可以在低密度的蘆筍中以每小時10公里的速度移動。當蘆筍嫩莖被切下，對應的轉盤會載起蘆筍，並且將它移動道輸送帶上。如果蘆筍太短不會打斷光束，則有彈性的轉盤不會割下蘆筍。為了不要傷害到蘆筍，採收部分採用有彈性的材料，黏上了海綿條。

整個系統除了在澳洲與紐西蘭進行研發，也於美國華盛頓的田間進行測試。在美國的測試成果，證實此原型機採收的第一級與第二級的蘆筍只比手採少了 13%，在當時展現出不錯的潛力。但研究人員亦指出，由於紐澳的田地設置與美國不同，未來在採收機設計時，需要考量各地的差異，有調整微調的空間。

展望未來的蘆筍採收

雖然該原型機最後並未進入商業量化生產的階段，但仍可作為未來相關發展的重要參考。近年來對於蘆筍的機械化採收，有許多不同的方法仍在設計中，如使用各式影像辨識與演算法，加上不同的機器設計採收蘆筍，最高可獲得高達百分之九十的採收率。

• 示範影片：GARotics – Green asparagus harvesting robotic system


• 現階段有正式上市的蘆筍自動採收機影片

相信在機器人產業逐步發展的情況下，蘆筍自動採收機也將受惠於整個收割系統的演進與發明。未來的選擇性採收機在農業生產上終將扮演重要的一席之地，但要達成此目標還需收羅更多有關蘆筍生長的資訊，並在進一步的操作研究應該瞄準優化產量，將現場布局以及採收處理流程整體都納入考量。

參考資料

• Arndt, G., Rudziejewski, R., & Stewart, V. A. (1997). On the future of automated selective asparagus harvesting technology. Computers and Electronics in Agriculture, 16(2), 137-145.


• Kootstra, G., Wang, X., Blok, P. M., Hemming, J., & Van Henten, E. (2021). Selective Harvesting Robotics: Current Research, Trends, and Future Directions. Current Robotics Reports, 1-10.