便携式柑橘采摘装置的研制

何逸霏



便携式柑橘采摘装置的研制

何逸霏

（西南大学附属中学，重庆 400700）

中国种植着大量的柑橘，针对目前柑橘采摘劳动强度大、采摘效率低等问题，设计了一种便携式柑橘采摘装置。介绍了装置的主要技术参数，并且通过剪切、控制和收集等机构介绍了总体技术方案。设计便携式柑橘采摘装置的主要目的是减少果农的劳动强度和工作量，提高柑橘的采摘效率，降低柑橘的采摘成本。

柑橘；采摘装置；劳动强度；劳动生产率

柑橘是一种人们喜爱的水果，种植地域非常广泛，世界各地均有种植。然而因果实分布高低不一、农村青壮年劳动力少等原因，柑橘的采摘效率急需提高。我国在柑橘采摘机械方面的研究相比国外起步较晚，技术没有国外成熟；而且越先进的采摘机械，其成本也越高，所以目前我国山地、丘陵地区的大部分果农仍是采用传统人工采摘方式，这种采摘方式劳动强度大且采摘效率低。采用传统的人工采摘方式采摘较高枝条上的柑橘时，果农需要站在梯子上进行采摘，有一定的安全隐患。因此，设计一种成本低廉、能够辅助果农采摘、降低劳动强度和提高劳动生产率的便携式柑橘采摘装置是非常必要的。

1 便携式柑橘采摘装置的总体设计

目前市场上的柑橘采摘装置存在以下不足：①编号用拽拉原理采摘柑橘，在拽拉的过程中可能损伤果实；②能连续采摘，但需要摘一个就放一个，采摘效率低；③双手必须长时间控制，费力，劳动强度大。针对这些不足之处，本文设计的便携式柑橘采摘装置功能更为完善，避免了对果实的损伤并改进了控制机构。整体装置由剪切机构、控制机构和收集机构组成，剪切机构实现了对柑橘的准确、安全采摘；控制机构用于控制剪切机构的采摘剪动作，剪切果蒂；收集机构将采摘下的柑橘通过伸缩管输送至收集箱（袋）。通过这几个机构配合作用，即可实现对柑橘连续采摘。便携式柑橘采摘整体装置结构如图1所示。

图1 整体装置结构图

便携式柑橘采摘装置主要技术参数如表1所示。

表1 便携式柑橘采摘装置主要技术参数

参数数值单位 采摘高度范围1～3m 剪刀闭合行程150mm 输送管最大长度3.5m 收集口直径200mm 采摘角度调节范围0～180°

2 剪切机构

剪切机构的作用是使果实跟枝干分离，使两者分离的方式有多种。可以是齿槽型，利用齿槽将柑橘卡住通过拽拉使枝干断开；也可以是刀刃，直接切断枝干。由于柑橘枝干的韧性非常大，利用齿槽拽拉采摘柑橘比较费力，而且在采摘过程中可能损伤柑橘，所以剪切机构选择采摘剪，以刀刃直接切断枝干的方式实现果实跟枝干分离。

图2 角度调节机构结构图

由于柑橘的生长朝向并不统一，使用固定了角度的采摘剪难以完成整株果树的采摘，所以剪切机构由采摘剪和角度调节机构组成，设计角度调节机构的目的是调节采摘剪的采摘角度，采摘前可以调整采摘剪的垂直角度，使刀刃与被剪枝干平行。角度调节机构结构如图2所示。角度调节机构主要由弹簧卡销和调节盘构成，调节盘上有定位孔，定位孔可在0°～180°范围内布置，通过改变卡销对应于不同的定位孔即可实现角度调节。卡销插入调节盘上的定位孔后，剪刀即被固定在伸缩杆上，完成采摘剪的角度调节。加上角度调节机构之后，采摘下的柑橘果蒂更短，减少了果农的工作量。

3 控制机构

控制机构的作用是控制剪切机构的采摘剪动作。控制机构布置在伸缩杆上，由采摘把手、卷线筒、支撑架和张紧盘构成。采摘把手下方设有张紧盘，用于引导钢索的走向并将钢索张紧，张紧盘在节省空间的同时还避免了钢索对控制机构的干涉。钢索从卷线筒出来后，绕过把手上的动滑轮；根据动滑轮原理，可将把手行程缩减1/2.采摘把手上端握持部分与动滑轮有一段间隙，留出手指活动空间的同时也利用了杠杆原理，使操作起来更省力。采摘时拉动采摘把手向后转动，在钢索的带动下，采摘剪闭合将枝干剪断完成一次采摘。控制机构结构如图3所示。

图3 控制机构结构图

卷线筒设计有内齿，通过与卷线筒支架上的外齿啮合固定。钢索需要保持张紧状态，才能实现控制机构对采摘剪的控制。当伸缩杆的长度改变时，钢索的长度需要随之改变。将卷线筒沿轴向抽出一定距离使啮合的齿脱离，即可转动卷线筒改变钢索的长度。调节完成之后将其推回，使齿啮合，即可保证伸缩杆长度变化前后钢索是张紧状态。伸缩杆末端设计有弧形支撑架，在使用本装置工作时，支撑架抵在腰间作为一个支点，减轻劳动强度。

4 收集机构

收集机构由收集口和伸缩管组成，收集口呈漏斗形，如图1所示，上端用于承接剪切下的柑橘，因此收集口上端的直径设计较大，确保柑橘能全部进入收集机构。收集口下端与伸缩管连接，柑橘进入收集口后，顺着伸缩管进入地面的存放箱（袋）。采用伸缩管输送的目的是：在伸缩杆长度变化之后，伸缩管能随之改变长度。同时伸缩管具有一定的缓冲作用，可减少输送过程对柑橘的损伤。

5 总结

本文分析了现有柑橘采摘装置的不足，提出了改进方案。便携式人工柑橘采摘装置能够极大地提高采摘效率，也能够降低劳动强度。本采摘装置不仅限于柑橘采摘，对其他水果也能够采摘收集。此外，该采摘装置的设计满足安全性和经济性要求。此便携式柑橘采摘装置实用性较好，造价合理，具有一定的推广价值。

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2095－6835（2018）18－0113－02

S225.93

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.113

〔编辑：严丽琴〕