山药，原产于亚洲，因其具有的食用和药用价值而受到人们的喜爱，目前在我国南北各地均有种植。在追求健康饮食的现在，山药以其绝佳的保健功效日益受到人们 的欢迎和接纳，使山药具有了极佳的经济价值。在科技日渐发达的今天，机械化是必然发展的趋势。

山药成熟之后，长度一般可达 80~150cm，最长可超过 200cm， 且山药根茎脆，易断裂；且山药种植和品种有其地域性特征，山药种植仍以农户分散、 小规模种植为主；市场上缺少针对山药收获的专用机械，农户对这些机械的认可度不高。所以山药收获大多还是采用人工收获，在山药种植的相邻两道沟垄之间挖出一条深沟，两旁山药露出来，进行人工捡拾。这种收获方式劳动强度大、收获效率低，不具备可持续性，不能满足山药行业的发展。研制一款山药收获机进行山药的高效收获势在必行。

现今，山药以其食用价值、保健作用和药用价值，已经获得了大众的认可和喜爱，在食品业和加工业也具有很大的潜力。在这种情况下，山药种植面积也逐年增加，其经济效益也日益显著。与其广阔发展前景不同的是，山药的收获状况依旧比较落后，机械化进程十分缓慢。缓慢的机械化进程也在一定程度上制约了山药行业的发展。山药属于深根茎植物， 其茎向下延伸，成熟时，山药一般为60~150cm，最长可达 200cm,且其茎直径一般不超过 5cm，细长的茎极易断裂，影响山药的品质。

目前，农户收获山药时仍以人工收获为主，在两道山药之间再人工挖掘出一条深约 1 米的深沟，使两边的山药露出来，人工捡拾，工作强度大，效率 低，且需要熟练人员，成本高。目前市场上没有专门收获山药的特有机械，现有机械极易损坏山药，造成损失。所以研制一款针对山药的收获机械对于提高山药的经济价值，使其价值得到充分发挥有着至关重要的作用。

国际上种植主要集中在东亚国家，如中国、日本、韩国等。但是山药收获机来源于开沟机，最早生产开沟机的国家是美国和前苏联。而现在开沟机发展较快的国家有 美国、法国、意大利等国家。最早的开沟机是铧式犁开沟机，在 20 世纪 50 年代，铧式犁作为最早的开沟设备被用于农田建设中。铧式犁开沟机结构简单但开沟深度较浅，开沟质量差，不能在硬土地工作，工作时所需很大的牵引阻力，这些劣势使铧式犁开沟机并没 有得到很好的发展。

20 世纪50 年代后期，旋转式开沟机兴起，迅速发展，相比较铧式犁开沟机而言，它牵引阻力小、适应性强，开沟整齐，这些优势使其得到 迅猛的发展和应用，但缺点是结构复杂，单位功率消耗大，生产率也低。山药收获机 较为常用的一种开沟机为立式螺旋开沟机，原本使一种农田排水挖厢沟和 围沟用的挖沟机，山药收获采用此种挖沟机后，挖沟的深浅可以控制，工作效率大大提高。20 世纪 70 年代末期，链式开沟机出现，作为现有通用的一种流行山药收获机，以其设备简单、组装方便、可控制沟深和沟宽的优点受到人们欢迎。

目前主流的收获机仍是螺旋开沟机和链式开沟机，虽然国外开沟机技术发展比较成熟，但是由于价格昂贵，维修不便且维修费用高昂，个体山药种植户和资金比较紧张的地区负担不起，所以国内用户基本不会选择国外先进机械，而这也为我国开沟机械的发展提供了有利的条件。

我国的开沟机械起步较晚，从 20 世纪 60 年代开始从国外引进开沟机械；70 年代开始正式研制，通过自身研究和借鉴国外的经验，目前已取得初步成效。我国开沟机械的水平不断提升；到上世纪 80 年代中期，我国从国外引进了少量挖沟机，用于农业暗管的排水工程；而从上世纪 90 年代至今，我国开沟机主要以螺旋开沟机和链式开沟机为主。国内用户在开沟机的使用上，有了更多选择，但是由于起步慢，不论是在仿制或是自主研发，开沟机产品由于技术不够成熟、效率不高、开沟质量不高、性能不稳定以及成本过高等劣势，开沟机械在国内并没有形成大规模、批量成产。

我国的山药收获的机械化程度依旧较低，很多山药种植户在收获山药的时节，仍会选择雇人或自家人手工挖掘；所谓的机械化收获也仅仅是使用开沟机械在山药侧边开出 一条深沟，再人工拾取，仅仅实现了山药的半机械化生产。

在国内，目前山药收获的主流方式是开沟，利用螺旋式开沟机和链式开沟机进行 收获；同时，仍有其他的一些收获方式，比如在江苏的部分地区采用的水枪收获方式。水枪收获是仅在江苏部分地区采用的一种收获方法，使用高压水枪对在收获时节对山 药种植土块进行高压冲洗，使得土壤的表面湿润，接着将高压水枪插入山药种植沟内， 打开水枪阀门，使高压水流进入土壤，种植沟内的土壤不断地被高压水流冲出，水枪继续不断深入，使种植沟内的山药块茎大面积地自然裸露出来，余下的土壤也在高压 水流的冲击下，被水浸透，呈松软状态，此时再由人手工将山药根茎整体取出。减轻了劳动强度，但它的缺点同样显著，高压水流的冲击使得山药表皮极易受损、生锈， 影响山药的品质，导致山药经济价值降低；且收获的山药需要在很短的时间内进行销售或者加工处理。这种收获方式利用高压水冲洗的原理，虽然在一定程度上减轻了农 户的劳动强度，但是山药损伤比较大，浪费水资源，对土地的影响也大，从而影响下茬作物的生长。所以此种收获方法目前也仅在江苏的部分地区使用。

大部分地区山药收获目前使用机械收获，主要利用的机械为螺旋式开沟机和链式开沟机。螺旋式开沟机主要利用螺旋切削提升的原理来挖掘土壤 。利用螺旋开沟机在两道山药种植垄之间开出一条深沟，使得两侧山药裸露出来，再人工拾取，统一收货。螺旋开沟机所需的牵引功率很小，能把抛出的土平均洒在沟的两侧，收获效率也大大提升，与人工收获方式相比，这种收获方式优点有：1速度快，2效率高，3能够控制开沟深度和宽度，开沟质量有保证，4降低了农户的劳动强度。

但是螺旋开沟机缺点有：1要在使用时调整好位置，防止开沟时开沟过宽损坏山药，亦或开 沟宽度不够，导致山药仍被掩藏在土中，很难被人工采拾；2其次此种收获方式山 药损伤率依旧比较高，不能有效的降低收获中山药的受损情况，3收获方式也破坏 了土层，导致来年再次种植山药工作量的增大，收获过程并未实现完全自动化。

开发设计一种能实现山药的自动出土并能与土壤分离的收获机，必将能够减轻农民的劳动强度，提高山药的收获效率，提升山药的品质和产值，从而促进其产业化的发展。并且能使山药的经济价值得到最大限度的发挥，使以山药为中心的相关行业能够蓬勃发展，提高山药的附加价值，惠及千千万万的农户。目前有许多学者提供了许多极具创意的山药收获机的理论设计，但都没有深入研究，做出实际机器，进行田间收获测试。山药收获机的研究设计极旧任重而道远。