便捷式掛果采摘器研究報告

梁賽博 楊林 卜世超 張詩行 施洋 王灝然 朱炳坤 西安石油大學 機械工程學院

一、引言

在實際生活中和有目的的調研活動后，我們都能感受到農業用具的機械化使得農民的經濟效益和效率都有著顯著的提升，比如在生產過程中，把北斗定位和大型種植機械結合之后，一個勞動力就能完成上千畝地的棉花種植和收割，效率是傳統種植模式的百倍。同時在一些郊區的農業旅游地區，還能感受到人們沉浸在使用農業機械裝置采摘的樂趣之中。但是市場上的一些現有的機械裝置存在著許多不足：

一是含有自主行動功能的技術含量極高的類型，價格昂貴不適合丘陵地帶小型果園；

二是基本屬于純機械式的，采摘器過于簡單，而且效率低下。因此，設計新型的水果采摘器是必然的發展趨勢。我們專攻農業水果采摘市場，既為果農提高了水果采摘效率，又使果農能夠更加節省體力，以較小的勞動力換取最大化的價值；同時，又能憑借產品特色在不影響銷售的情況下取得利潤。

二、水果采摘國內外發展

（一）國外發展現狀

早在20世紀40年達初期，以英國、美國、德國等國家為代表的西方國家就對水果采摘機械進行了研究并有所成果。20世紀四十年代末，美國設計制造出震動搖擺式機械，可以用來采摘胡桃、李子、杏等水果。哦，20世紀40年代中到 60年代末。水果采摘的研究都是圍繞著震動搖擺式機械而發展。直到到了20世紀60年代末，人們發現這種機械并不適合采收要求完好率高的鮮食水果和儲存水果。70年代就出現了各種依靠機械光學相結合的采摘機械。如氣動剪、油鋸等機械。

日本的果園種植地形類似于我國南方地形，許多在平地上使用的果園機械在丘陵地形上并不適用。因此日本在20世紀90 年代初開始研究陡坡地果園的機械化。該采摘車的輪距寬，重心低，故爬坡能力強；采用就地車輪正反轉機構，故回轉能力好；采用樞軸懸掛機構，因而使機體擺動小、行走穩定，適合在坡度15～30°的地區使用。

（二）國內發展現狀

我國水果采摘器機械研究開始于20世紀70年代。先后研制出與手扶拖拉機配套的機械振動式山楂采摘器、手持電動開果器和氣囊式采摘器。其中一部分采摘機械為人工作業的輔助機器。所以說此種機器能更好的保護果實不受到損傷。但其工作效率并未有顯著提升。八十年代后，開始進行了研究和制造切割型的采摘器，果園采摘也從傳統的人工使用剪刀采摘發展到利用現代機械裝置進行水果采摘。而到九十年代后，水果產業發展迅速，中小型種植戶帶動了簡易采摘器的發展，期間出現了許多的農機類發明。直到目前為止。我國的智能化。采摘機械還處于較早起步階段，各大高校和科研所都在投入大量的人力，進行智能化采摘機械的研究和制造。

三、便捷式掛果采摘器介紹

（一）采摘部分

采摘部分由硬質材料構成，并且采用了動力切割式，動力啟停由紅外傳感器控制，傳感器與果柄形成閉環控制系統，自動切割自動停止。

（二）傳輸部分

采用軟管材料，保證果品的質量。

（三）收集部分

采用人工背持式收集裝置，其內設計了軟性材料制成的雙螺旋式管道，不但能有效減輕水果掉落時的損傷還可以充分利用空間。

（四）分類部分

采用螺旋軌道，內壁開有5個級別的尺寸大小不同的孔，由小到大排列，可將單果按尺寸大小進行分離。

（五）設備正確操作流程

開始工作前檢查刀片是否完整且結實固定，檢查結束后打開總開關。所有設備會按照設定程序，依次開始進入待機狀態，當樹枝擋住發光裝置時，感光部分就會通過內在聯系運行電機部分，電機啟動之后會帶動刀頭轉動，刀頭會自動切割樹枝。

全程只需將樹枝放入感應位置，此后系列動作或按照程序完成，全過程較為簡單實用，適合所有人使用。

在使用過程中，將果柄放入采摘器的光感應部分，機器正常運轉后，所采摘的水果會進入人工背持式收集裝置，其內設計了軟性材料制成的雙螺旋式管道，能有效減輕水果掉落時的損傷，最后水果進入采用螺旋軌道，內壁開有5個級別的尺寸大小不同的孔，由小到大排列，可將單果按尺寸大小進行分離的分類部分。全程方便迅速且不會對水果進行多次傷害，提高可操作性和經濟效益。

四、存在問題

（一）全套設備過重

因為此水果采摘器有采摘部分、傳輸部分、分類部分、收集部分等多個部分。在設計和制造時是分工合作的方式，雖然是各個部分的重量控制的比較合理，但到完全組裝后，四個部分的重量被一個人承擔，重量還是有所超出。

（二）刀片和光感應部分為定制材料，后期維修更換困難

該采摘器與其他的采摘器相比，關鍵是起感應作用的管線感應器。由于材料比較特殊，并且配套服務在現有的配件市場并不完備，這使得機械在日常維護方面存在一定的難度。由于在采摘的過程中，采摘環境可能會存在暴曬、陰雨和其他極端的天氣，再加上對其采摘工具的使用不熟練等因素，這無疑會提高采摘工具貼別是切割刀頭的損傷，進而在采摘器日常維護和出現問題后的專業維修上提升了難度。

（三）因為是機械裝備，操作存在不安全因素

因為設備有刀頭切割部分，所以設備的不合理運用或者被沒經過培訓的人使用，刀頭可能會割傷人體或者其他生物。

五、解決方法

（一）合理的減重設計

進一步學習有關結構設計課程，結合實際對各部分進行減重化設計，比如對不重要結構進行打孔打磨等處理。必要結構也可采用更輕或者強度更大的材料進行替換。

（二）完善售后，解決用戶實際問題

建立健全售后服務，尊重客戶，維護企業利益和保持良好客戶關系。從農戶購買到后期維護、維修等過程，都可以與廠家進行聯系，進行實時維修。對易損部件如刀頭部分，在用戶購買時就提供成套刀頭供用戶購買。

（三）加強使用培訓，減少安全隱患

對采摘機械進行優化，可以在刀頭部分增加保護蓋，防止非采摘時期機械對人體傷害。

在采摘機械較為危險部分，張貼危險勿動字樣來標識提醒用戶安全使用采摘器。每一次售賣之前，需要對購買者進行專業的指導，同時，還要到購買者所在地進行考察，如果存在不適當的操作，應該及時糾正。

六、結語

從20世紀70年代到現在，中國機械采摘機械實現了從無到有再到強，解決了因城鎮化和人口老齡化帶來的農村勞動力減少的問題，提高農業經濟效益和降低了人工成本。幾乎解決了農產品在耕地、播種、打藥、采摘再到運輸的所有低效率的問題。但隨著科學技術發展，我們更希望能有更多的機械化智能化的設備加入農業機械領域。對果業乃至全國農業的進一步發展都有著積極貢獻。