一種便攜式菠蘿采摘裝置的設計

奚秀芳 韋紅美 蔣瑜 奚秀鳳

（1.廣西農業職業技術學院，廣西 南寧 530007；2.百色職業學院，廣西 百色市 533000；3.南寧市良慶區那平小學，廣西 南寧 530000）

目前，水果的采摘主要還是依靠人工。人工采摘所需的成本在水果的整個生產成本中所占的比例相當大，且高枝水果的采摘還帶有一定的危險性。菠蘿是著名熱帶水果之一，在我國主要生長于廣東、海南、福建、廣西、云南等地，多集中在低丘陵地或者平地。菠蘿的莖短，葉多數，蓮座式排列，劍形，長40-90cm，寬4-7cm，頂端漸尖，全緣或有銳齒，果實生長于頂端。鑒于菠蘿的這種特點，人工采摘所需裝備要求更高。現有的菠蘿采摘裝置均為大型裝置，裝置不方便攜帶，且大都不可拆卸組裝，價格也昂貴、操作困難，只適合有條件的大型菠蘿種植戶或者公司引進。而對于沒有條件配備菠蘿采摘裝置的農戶，目前還是使用手工采摘的方式，手工采摘困難，需要彎腰使用刀割并用手抓取菠蘿，帶有銳齒的菠蘿株葉和果實容易劃傷人，且長久工作，腰部酸痛［1］，手部起繭疼痛，不利于菠蘿采摘高效、省力和快速進行。鑒于菠蘿采摘存在的種種問題，本文設計了一種采摘菠蘿裝置，該裝置是定位于一般種植戶，該裝置結構簡單，小型、輕便、靈活、造價低，適合平地和山地使用，是一款經濟實用的采摘裝置，與傳統的手工勞作相比省時省力。

1 裝置總體設計

裝置的總體設計主要包括采摘網、具有防掉功能的采摘剪刀裝置、除雜枝裝置、操作裝置四大構件，整體結構如圖1所示。

圖1 整體俯視圖

1.1 采摘剪刀裝置

采摘剪刀［2］裝置由采摘剪刀圖2組成，主要起剪斷菠蘿桿徑的作用，為了能擋住菠蘿，把剪刀口的另一端加工成面積在剪刀合攏時面直徑略大于采摘網（1）直徑，起防止菠蘿掉下的作用（如圖3所示）。

圖2 采摘剪刀裝置仰視圖

圖3 具有防掉功能的采摘剪刀裝置俯視圖

兩片采摘剪刀中間通過螺栓活動連接，兩片剪刀的操作部分中間裝有彈簧，在彈簧力的作用下可自動張開采摘剪刀，以達到人工省力的目的，通過張開和合攏兩片剪刀，達到剪切斷菠蘿桿徑的目標，實現菠蘿的采摘。采摘剪刀裝置兩片剪刀口邊做有固定環（202），內設有橡膠帶，橡膠帶長度等于固定環（202）到固定扣一（203）之間長度，且等于兩片剪刀合攏時固定環（202）到固定扣二（204）的長度。當使用采摘裝置時，橡膠帶置于固定環（202）與固定扣一（203）之間，當不使用采摘裝置時，橡膠帶置于固定環（202）與固定扣（204）之間，避免剪刀發生誤動作合攏誤傷到人。

把圖2 所示采摘剪刀加工成圖3 所示具有防掉功能的采摘剪刀裝置（3），在采摘剪刀口另一端做成防掉左板（301）和防掉右板（302），左板（301）和右板（302）合攏時面直徑略大于采摘網（1）直徑。

1.2 操作裝置

操作裝置（如圖4 所示）是雙手握住的部分，用于對采摘剪刀的張開和合攏的控制，且操作裝置設為可升降（如圖5 所示）的功能，以實現不同高度的人使用該采摘裝置。

圖4 操作裝置

圖5 升降裝置

操作裝置（4）可進行升降，升降結構如圖5 所示，底端兩側均固定連接設有安裝孔（402），操作裝置（4）頂端一側固定連接設有控制器（401），即開關，用于控制除雜枝裝置（5）的小馬達，操作裝置（4）的安裝孔（402）和帶有防掉功能的采摘剪刀裝置（2）操作部分安裝孔（201）通過螺栓固定連接，如圖1 所示。

1.3 采摘網裝置

采摘網的作用是把菠蘿置于里面，當采摘剪刀剪斷菠蘿桿徑時，采摘網擋住菠蘿，不讓菠蘿掉下。采摘網裝置如圖6 所示。采摘網（1）開口端一側接出一安裝桿，與操作裝置（4）連接位置部分的一個小方形小孔鑲嵌，使得采摘網（3）不會旋轉。

圖6 采摘網結構示意圖

1.4 除雜枝裝置

除雜枝裝置（5）頂端固定連接設有旋轉板（501），旋轉板（501）兩端固定連接設有刀片（502），旋轉板（501）中間下表面活動連接設有小型馬達（503），小型馬達（503）底端固定連接設有安裝塊（504），安裝塊（504）底端固定連接設有固定孔（505），且與采摘網（1）頂端固定孔（505）通過螺釘活動連接，在安裝塊（504）處留有兩個孔，用于給小馬達插上電源；除雜枝裝置如圖7 所示。簡言之，除雜枝裝置固定在采摘網上方，由小馬達帶動兩邊裝有刀片的旋轉板轉動，帶動刀片旋轉，以達到除雜枝的功能，小馬達的開關置于操作裝置的把手上。

圖7 除枝裝置

2 裝置安裝

將具有防掉功能的采摘剪刀裝置操作部分安裝孔（201）與操作裝置（4）底端兩側的安裝孔（402）通過螺栓固定連接；操作裝置（4）連接位置部分的一個小方形小孔與采摘網（1）的一端桿（3）鑲嵌，且均為方形，使得采摘網（3）不會旋轉；除雜枝裝置（5）安裝在采摘網（1）頂端，將安裝孔（504）卡入安裝槽（101）內，將安裝孔（504）旋入安裝槽（101）一側，在用螺釘穿過固定孔（505）固定除雜枝裝置（5），小馬達的開關設在操作裝置的（401）位置上；當菠蘿果樹樹枝不茂盛或者萎枯，雜草也不阻擋采摘時，可扭松螺釘把除雜枝裝置拆下來。采摘剪刀操作端裝置有具有升降功能的操作裝置，操作裝置的把手上裝有除雜枝裝置的控制開關。

3 工作原理

在進行菠蘿采摘時，給小型馬達（503）插上電源，把橡膠從固定扣二（204）取下，置于固定扣一（203）位置上，在彈簧力作用下，具有防掉功能的采摘剪刀（2）和操作裝置（4）張開，雙手緊握操作裝置（4）兩端，按下控制器（401），即開關，小型馬達（503）轉動，拖動旋轉板（501）旋轉，旋轉板（501）帶動兩端刀片（502）旋轉進行雜枝剪切，使裝置放到指定采摘位置不受阻礙，再將采摘網（1）罩在菠蘿上方，將操作裝置（4）合攏，具有防掉功能的采摘剪刀（2）同時合攏，使具有防掉功能的采摘剪刀（2）將菠蘿桿徑剪斷，且擋住菠蘿，不讓菠蘿掉下，然后把整個采摘裝置移動到指定位置（如收集框），松開操作裝置，采摘剪刀在彈簧力的作用下自動張開，使菠蘿掉落到指定位置上，實現采摘功能。在不使用裝置時，將橡膠帶從固定扣一（203）上取下，固定到固定扣二（204）上，使采摘剪刀（2）閉合，不易傷人。

4 小結

菠蘿采摘是生產中的一個非常重要的環節，但目前我國的菠蘿采摘機械化程度不高，且種植地形地貌不一，導致我國菠蘿采摘工作主要還是依靠人工完成［3，4］，作業勞動強度大，作業質量難以保證。本文的便攜式菠蘿采摘裝置總體設計方案，裝置結構簡單，小型、輕便、靈活、容易操作，造價低，適合在不同的地貌類型使用，為一般農戶實現便攜、高效的菠蘿采摘提供了可能。同時，該裝置也可用于其他植株果蔬，比如西蘭花的采摘等。