一種菠蘿快速采摘鏟

李杰 黃志 陳艷

摘 要 目前，我國農業采摘機械自動化程度還處于初級階段，大部分都是以人工采摘為主，這樣不僅采摘作業周期長，而且需要大量的勞動力。特別是采摘菠蘿這種生長結構特殊的草本植物，如果不能用機械化采摘代替手工采摘，不僅經濟效益低下，而且菠蘿具有堅固的外皮和劍型葉片，很容易劃傷到采摘者的身體。為了降低勞動強度，提高采摘效率，保障安全，本文設計了一種菠蘿快速采摘鏟該裝置主要包括框架、除葉機構和采摘機構其結構簡單、操作便捷、成本低廉、性能可靠、可大規模使用和生產。

關鍵詞 菠蘿 快速采摘鏟

中圖分類號：S225.93文獻標識碼：A

0引言

菠蘿（學名：Ananas comosus），是熱帶水果之一。福建和臺灣地區稱之為旺梨或者旺來（），新馬一帶稱為黃梨，大陸及香港稱作菠蘿。有70多個品種，嶺南四大名果之一。

隨著菠蘿的市場規模不斷擴大，菠蘿的生產成本和生產效率必須得到有效控制，而菠蘿采摘自動化是這個過程中十分重要的一環，這就催生了對專業采摘機械的急迫需求，本論文就是本著提高采摘效率、降低生產成本來設計采摘機械結構的。

目前國外在采摘機械方面的研究方向偏向于采摘機器人。采摘機器人主要由機械手、末端執行器、視覺識別系統和行走裝置等4大系統組成。20世紀80年代，日本京都大學的NoboruKawamura等人研制了五自由度關節型機械手，但這種機械手工作空間有限，可操作度低。

國內的采摘方式最為普遍，一般是果農帶上手套，抓住菠蘿的上端的葉片，然后將菠蘿掰斷，丟入身后的背簍里面。生產效率低下，還要支付高昂人工費，保證人身安全等等一系列花費巨大，單位時間的經濟產出量低。

根據菠蘿生長結構特性和國內及國外菠蘿采摘現狀，本論文提出一種菠蘿快速采摘工具，在經過網上搜索等方式考察后，設計出一種菠蘿快速采摘鏟，該工具結構簡單，操作輕便，采摘效率高，非常適合現階段果農的菠蘿采摘工作。

1采摘方案及工作原理

菠蘿采摘機構主要有外形框架、除葉機構和采摘機構組成其采摘機構主要包括腳踩部分和剪切部分。其工作原理是利用人力把外形鏟子插入菠蘿旁邊的泥土下，通過腳踏板將除葉機構滑下使V型卡口卡住菠蘿莖稈，L型卡口通過凸輪機構向內收縮，同時整體向下運動，V型卡口下面的刀片將葉片快速切除，只留下菠蘿的莖稈，然后通過腳踏板的斜輪連桿機構使弧形刀口快速閉合，剪斷菠蘿根莖。剪刀上方安裝了可半開的網兜，防止菠蘿掉下來損壞果實。采摘的整個過程中操作便捷，結構嚴謹，可批量生產，具有較好的市場前景。其整個結構示意圖如圖1。

2總體結構設計

收割菠蘿時，它具有堅固的外皮和劍型葉片，很容易劃傷到采摘者的身體，采摘效率低下，等一系列問題。所以菠蘿采摘要以安全，環保，高效為主并且在這些條件均滿足的情況下，做到面向未來，針對規模化，整體化種植的菠蘿進行采摘收割，更好的提高效率，針對以上現象進行研究本論文設計出一種菠蘿快速采摘機械其主要包括框架、除葉機構和采摘機構，下面詳細介紹相關設計。

2.1框架設計

為了便于操作與固定，本次設計將外形設計成鏟子的形狀（如圖1所示），其鏟柄有兩個導軌防止采摘機構晃動，鏟頭可以換成各種尖頭等。

2.2除葉機構的設計

考慮到菠蘿的葉片會劃傷果農的手，所以我們的采摘的第一道工序是將葉片切除，只留下根莖，目標明顯，為采摘提供了方便。其基本原理是人通過腳踩腳踏板，V型卡口卡住菠蘿莖稈，L型卡口通過凸輪機構向內收縮，同時整體向下運動，V型卡口下面的刀片將葉片快速切除，只留下菠蘿的莖稈。如圖2所示。

2.3采摘機構的設計

將弧形剪刀安裝在V型刀口上方，人腳踩腳踏板，L型卡口收縮固定住菠蘿莖稈的同時，弧形刀口通過弧形刀口快速閉合，以達到剪斷菠蘿根莖的效果。我們還在剪刀上方安裝了可半開的網兜，使得采摘好的菠蘿不會掉到地上，采摘完后，人可將菠蘿直接扔入收集簍中，采摘完成。如圖3所示。

3總結

本論文設計的一種菠蘿快速采摘鏟其中菠蘿采摘和葉片切除同時完成，節省勞動力。不僅人單手可提，操作簡單快速，存放節約空間。而且該產品不僅適用于菠蘿的采摘，也適用于一些其他莖桿類果實的采摘。工作時高效快捷，環保節約，非常順應時代的發展，對于任何形式的農田都具有巨大的開發價值和廣闊的市場前景。

參考文件

[1] 張榮.機械原理[M].武漢：華中科技大學出版社，2014.

[2] 劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3] 濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計[M].北京：北京高等教育出版社，2013.

[4] 葛學濱，劉慧.CAXA電子圖版2016基礎與實例教程[M].北京：機械工業出版社，2017.