關(guān)于一種蒲公英采摘器的設(shè)計(jì)與分析

張鍶戩，劉薊南，張千宇

（1.沈陽(yáng)工學(xué)院 機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院，遼寧 撫順 113122；2.撫順礦業(yè)集團(tuán) 西露天礦，遼寧 撫順 113001）

1 研究背景

蒲公英屬菊科多年生草本植物，其根葉可做為藥材，含有大量維生素和礦物質(zhì)，有強(qiáng)化肝臟的作用，具有清熱解毒等多重功效，市面上對(duì)蒲公英需求量很大，但由于在蒲公英采摘過(guò)程中，人力開銷占總成本比例過(guò)大，導(dǎo)致蒲公英價(jià)格提高。在蒲公英采摘作業(yè)是整個(gè)采摘過(guò)程中最費(fèi)力的一個(gè)環(huán)節(jié)，其采摘作業(yè)所耗費(fèi)人力占據(jù)整個(gè)生產(chǎn)勞動(dòng)力的40%～60%，在成本中占用很大部分，蒲公英采摘具有很強(qiáng)的時(shí)效性，但由于目前蒲公英采摘作業(yè)基本是手工作業(yè)，機(jī)械化全自動(dòng)采摘識(shí)別率低，損傷嚴(yán)重，制作成本高，受地形所限，很難實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)采摘，因此研發(fā)一種輔助人工采摘蒲公英裝置具有重大意義。在這種背景下，研發(fā)了一種手持式蒲公英采摘器來(lái)實(shí)現(xiàn)人工采摘，該采摘器具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、裝置重量輕盈、便于攜帶、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且杜絕了傳統(tǒng)人為采摘的長(zhǎng)時(shí)間彎腰挖土作業(yè)，不傷根，不傷手，不受地形限制，顯著的提高蒲公英采摘效率，降低人力強(qiáng)度，減少蒲公英損傷，提高蒲公英保鮮效果，適用于大部分蒲公英采摘，有利于來(lái)年的豐收增產(chǎn)，它將帶給農(nóng)民顯著的經(jīng)濟(jì)利益，是一種適合于目前現(xiàn)狀的采摘工具。

2 設(shè)計(jì)思路

（1）設(shè)計(jì)采摘器的對(duì)象為蒲公英，考慮到生長(zhǎng)高度條件，采用復(fù)合伸縮桿來(lái)杜絕采摘時(shí)彎腰勞動(dòng)，提高采摘效率。

（2）為了將蒲公英連根拔起，選擇設(shè)置助力踏板將探針插入土地，為將探針收縮，緊緊抓住蒲公英根部，需要用到鉸鏈接機(jī)構(gòu)將探針收縮。

（3）為了將拔起的蒲公英回收，需要將收縮的探針舒張并將蒲公英推出，選擇使用內(nèi)置伸縮桿配合釋放推板回收蒲公英。

3 系統(tǒng)構(gòu)成及整體工作原理

該采摘器最大特點(diǎn)就是成本低、方便、有效、極大的提高采摘效率，其構(gòu)成包括插地探針、助力踏板、復(fù)合伸縮桿、手柄、釋放推板。插地探針由5根帶有螺紋的探針連接在助力踏板上，帶有螺紋的探針可以更加有效的插入地下，助力踏板可以利用人身體的重力施加在采摘器上，令使用更加省力。連接處鉸接，可旋轉(zhuǎn)一定角度抓取蒲公英根部，探針穿過(guò)釋放推板的通孔實(shí)現(xiàn)探針的開合。復(fù)合伸縮桿外部由一個(gè)中空的鋼管與手柄組成，內(nèi)部為一根鋼管下方連接著釋放推板，上方為手柄，手柄下方有一個(gè)卡槽，以保證下方釋放推板不脫離插地探針。該裝置工作效率高，不傷蒲公英，保持根系完整性，其圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 蒲公英采摘器

4 主要功能及操作流程

在進(jìn)行蒲公英采集過(guò)程中，首先將內(nèi)置伸縮桿推至最下端，使五根插地探針伸直，并對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)物正上方，將探針接觸地面。第二步用腳踩踏助力踏板，用人自身重力將探針插入泥土，當(dāng)泥土頂?shù)结尫磐瓢鍟r(shí)，推板受力上升，并且?guī)?dòng)插地探針向內(nèi)收縮，卡住蒲公英根部。以助力踏板為支點(diǎn)，利用杠桿原理將復(fù)合伸縮桿向下壓，將蒲公英根部從地面拔出，拔出后將內(nèi)置伸縮桿向下推出，將蒲公英完整地采集出來(lái)。

由于采取上述方案，利用簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)，能夠做到連續(xù)采集，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)單易學(xué)。杜絕了傳統(tǒng)人工采集彎腰費(fèi)時(shí)費(fèi)力、采摘不完整等諸多弊端。

5 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

（1）對(duì)傳統(tǒng)人為采摘進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新，傳統(tǒng)采摘人力彎腰用鋤頭挖取，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而本款蒲公英采摘器采用復(fù)合伸縮桿進(jìn)行采摘，不再?gòu)澭M(fèi)力。

（2）復(fù)合伸縮桿均采用空心輕質(zhì)金屬進(jìn)行設(shè)計(jì)，便于攜帶運(yùn)輸，操作不費(fèi)力，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單易學(xué)不復(fù)雜，適合農(nóng)民使用，全程不需要用手進(jìn)行挖掘，一踩一推，蒲公英采摘完畢。

（3）本款蒲公英采摘器造價(jià)低廉，相比較市面上類似采摘期更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，實(shí)用性更高，能夠減少至少大量的人工成本，從而降低蒲公英整體物價(jià)，帶動(dòng)市場(chǎng)消費(fèi)，給農(nóng)民贏來(lái)更多的利益。

6 結(jié)語(yǔ)

一個(gè)熟練的農(nóng)民一天采摘數(shù)量不超過(guò)12.5kg。傳統(tǒng)采摘方法損失率大，蒲公英根部折斷、損壞。人力采摘費(fèi)所花費(fèi)的費(fèi)用占用蒲公英制品總成本比例為40%～70%。人工采摘還有一個(gè)弊端就是野蠻采摘，只追求采摘速度的結(jié)果，影響后續(xù)產(chǎn)量。蒲公英采摘季節(jié)時(shí)效性強(qiáng)，春天為蒲公英最合適的采摘季節(jié)，初春的蒲公英剛剛發(fā)芽，要趁著蒲公英開花前進(jìn)行采摘，這個(gè)時(shí)候蒲公英最為新鮮，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，花開后其藥用價(jià)值大打折扣，口感下降。

綜上所述，蒲公英不能及時(shí)采摘會(huì)造成很大的損失，因此在蒲公英成熟時(shí)應(yīng)投入大量的人力來(lái)進(jìn)行采摘，因此制造一種合適的采摘工具極為迫切，通過(guò)使用采摘器，可更有效地改善現(xiàn)階段蒲公英的采摘現(xiàn)狀，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)利益。