北虫草其全称为北冬虫夏草，又称作蛹虫草或蛹草，在本文中简称虫草，其形态为金黄色棒状，是一种富含蛋白质、虫草素和氨基酸等多种营养元素的可食用菌类，具有较高的营养价值，其天然野生的较为稀少，一般为人工将虫草菌接种到培养基上进行培养，有两种培养方式，一种是用虫蛹作为培养基生菌而成，第二类是用谷类或者麦子作为培养基生菌而成。在虫草长成之后，需采收栽培容器中的虫草，在采收完成后，栽培容器上会残留有培养基，还需对栽培容器进行清洗，但是虫草一般为规模化生产，人工操作耗时耗力，且成本高，效率低。

常见的虫草一般培养在栽培容器中，放置架子上，待虫草成熟之后，人工将瓶中的虫草取出并集中，虫草一般为规模化培养，而且虫草成熟之后需及时进行采收，超过采收期后，其色泽和品质会有下降。所以采收需要集中在一个较短的时间段内，规模化培养一般会集中成熟，在较短的时间段内完成大量的采收，很有可能会耽误采收的黄金时机，更重要的是采收收完成之后还需对瓶子进行清洗，清洗完成的瓶子会及时地投入到新一轮的虫草培养中，依靠人工清洗效率低，甚至操作不及时可能会造成经济损失。所以需迫切设计出一套自动化的采收和清洗的生产线，以提高虫草的生产效率，不仅可以节省采收清洗的人力成本，还可以提高虫草的产出，大幅提升经济效益。

国外工业发达，对清洗工艺的研究投入较大，拥有各种各样的清洗设备，例如：超声波清洗、高压水射流清洗、蒸汽清洗、激光清洗设备等，其中最主要的是高压水射流清洗设备。在上世纪70年代以前，西方国家主要采用化学方法清洗，但是化学清洗可能会使用到危害人身体健康或者环境的化学试剂，自70年代以后，高压水射流清洗逐渐成为主流。高压水射流清洗以绝对的优势，在欧美占到了80%以上市场份额。其清洗设备多种多样，例如：意大利科马（COMAU）开发了一种机械人清洗设备，该机器人拥有5个自由度，可以对零件进行全方位的清洗；德国凯驰（Karcher）开发出可以利用本机发动机余热的清洗机，清洗的水会将过本机发动机排出的热量进行预热，利用热水清洗设备，可以在节能的前提下大大提升清洗的效果。

我国的清洗行业多年以来以化学清洗和手工清洗为主，成本较高而且化学清洗存在污染，面对日益高涨的劳动成本、清洁效果的高要求和我国对环保提出的新要求，高压水射流清洗的普及应用已呈必然趋势，目前许多领域已经开始应用自动化的高压水射流清洗设备取代原有的化学清洗和手工清洗。

本文的主要研究目的是在了解虫草的采收和栽培容器清洗的过程及要求的前提，对采收和清洗设备进行深入的分析和研究，设计出一套自动化的集采收和清洗于一体的生产线。该线体综合应用PLC控制技术、气动技术等，实现采收和清洗的自动化运行，只需少量的人工辅助即可高效的完成工作，为综合效益的提高提供有力保障。

2. 研究的基本内容与方案

虫草生长在碗装的栽培容器中，栽培容器3X4排列在一个托盘上，如图2-1所示。

图2-1 栽培容器托盘

虫草的采收与栽培容器的清洗的作流程为先将虫草从栽培容器中取出，然后清洗栽培容器。要实现将栽培容器中的虫草取出，首先要将栽培容器翻转过来，然后再通过拍打机构拍打栽培容器，将虫草打落，落到下方的输送带上，工人在输送带旁进行分拣集中。此时栽培容器上残留有培养基，需要对栽培容器进行清洗方可再次使用，清洗分为两个步骤：首先用高压水对栽培容器进行冲洗，然后用高压气体把栽培容器的水分吹干或者吹落其他杂物。

虫草清洗及输送线体布局如图2-2所示。