关于一种蒲公英采摘器的设计与分析

张锶戬，刘蓟南，张千宇

（1.沈阳工学院 机械与运载学院，辽宁 抚顺 113122；2.抚顺矿业集团 西露天矿，辽宁 抚顺 113001）

1 研究背景

蒲公英属菊科多年生草本植物，其根叶可做为药材，含有大量维生素和矿物质，有强化肝脏的作用，具有清热解毒等多重功效，市面上对蒲公英需求量很大，但由于在蒲公英采摘过程中，人力开销占总成本比例过大，导致蒲公英价格提高。在蒲公英采摘作业是整个采摘过程中最费力的一个环节，其采摘作业所耗费人力占据整个生产劳动力的40%～60%，在成本中占用很大部分，蒲公英采摘具有很强的时效性，但由于目前蒲公英采摘作业基本是手工作业，机械化全自动采摘识别率低，损伤严重，制作成本高，受地形所限，很难实现全自动采摘，因此研发一种辅助人工采摘蒲公英装置具有重大意义。在这种背景下，研发了一种手持式蒲公英采摘器来实现人工采摘，该采摘器具有操作简单、实用性强、装置重量轻盈、便于携带、价格低廉等诸多优点，并且杜绝了传统人为采摘的长时间弯腰挖土作业，不伤根，不伤手，不受地形限制，显著的提高蒲公英采摘效率，降低人力强度，减少蒲公英损伤，提高蒲公英保鲜效果，适用于大部分蒲公英采摘，有利于来年的丰收增产，它将带给农民显著的经济利益，是一种适合于目前现状的采摘工具。

2 设计思路

（1）设计采摘器的对象为蒲公英，考虑到生长高度条件，采用复合伸缩杆来杜绝采摘时弯腰劳动，提高采摘效率。

（2）为了将蒲公英连根拔起，选择设置助力踏板将探针插入土地，为将探针收缩，紧紧抓住蒲公英根部，需要用到铰链接机构将探针收缩。

（3）为了将拔起的蒲公英回收，需要将收缩的探针舒张并将蒲公英推出，选择使用内置伸缩杆配合释放推板回收蒲公英。

3 系统构成及整体工作原理

该采摘器最大特点就是成本低、方便、有效、极大的提高采摘效率，其构成包括插地探针、助力踏板、复合伸缩杆、手柄、释放推板。插地探针由5根带有螺纹的探针连接在助力踏板上，带有螺纹的探针可以更加有效的插入地下，助力踏板可以利用人身体的重力施加在采摘器上，令使用更加省力。连接处铰接，可旋转一定角度抓取蒲公英根部，探针穿过释放推板的通孔实现探针的开合。复合伸缩杆外部由一个中空的钢管与手柄组成，内部为一根钢管下方连接着释放推板，上方为手柄，手柄下方有一个卡槽，以保证下方释放推板不脱离插地探针。该装置工作效率高，不伤蒲公英，保持根系完整性，其图1为其结构示意图。

图1 蒲公英采摘器

4 主要功能及操作流程

在进行蒲公英采集过程中，首先将内置伸缩杆推至最下端，使五根插地探针伸直，并对准目标物正上方，将探针接触地面。第二步用脚踩踏助力踏板，用人自身重力将探针插入泥土，当泥土顶到释放推板时，推板受力上升，并且带动插地探针向内收缩，卡住蒲公英根部。以助力踏板为支点，利用杠杆原理将复合伸缩杆向下压，将蒲公英根部从地面拔出，拔出后将内置伸缩杆向下推出，将蒲公英完整地采集出来。

由于采取上述方案，利用简单的机构，能够做到连续采集，降低了劳动强度，简单易学。杜绝了传统人工采集弯腰费时费力、采摘不完整等诸多弊端。

5 主要创新点

（1）对传统人为采摘进行了改进与创新，传统采摘人力弯腰用锄头挖取，费时费力，而本款蒲公英采摘器采用复合伸缩杆进行采摘，不再弯腰费力。

（2）复合伸缩杆均采用空心轻质金属进行设计，便于携带运输，操作不费力，机构简单易学不复杂，适合农民使用，全程不需要用手进行挖掘，一踩一推，蒲公英采摘完毕。

（3）本款蒲公英采摘器造价低廉，相比较市面上类似采摘期更加经济实惠，实用性更高，能够减少至少大量的人工成本，从而降低蒲公英整体物价，带动市场消费，给农民赢来更多的利益。

6 结语

一个熟练的农民一天采摘数量不超过12.5kg。传统采摘方法损失率大，蒲公英根部折断、损坏。人力采摘费所花费的费用占用蒲公英制品总成本比例为40%～70%。人工采摘还有一个弊端就是野蛮采摘，只追求采摘速度的结果，影响后续产量。蒲公英采摘季节时效性强，春天为蒲公英最合适的采摘季节，初春的蒲公英刚刚发芽，要趁着蒲公英开花前进行采摘，这个时候蒲公英最为新鲜，营养价值更高，花开后其药用价值大打折扣，口感下降。

综上所述，蒲公英不能及时采摘会造成很大的损失，因此在蒲公英成熟时应投入大量的人力来进行采摘，因此制造一种合适的采摘工具极为迫切，通过使用采摘器，可更有效地改善现阶段蒲公英的采摘现状，带来显著的经济利益。