一种柑橘采摘器的研究与设计

韩佳斌 苏倩 安昱铭

摘 要：目前山地丘陵的水果采摘主要是使用采果剪手工采摘，存在采摘效率低、劳动强度大和高枝水果易掉落造成的内外伤，影响果品的外观等弊端。在广泛调研的基础上设计了一款简易水果采摘装置，包括驱动结构、控制系统、定位结构、切割装置、收集装置、伸缩杆六大部分。最终实现了高效率采摘高位水果的目标，且使用简单，成本较低，适合于大面积推广。

关键词：水果采摘;驱动;定位;切割;收集

中图分类号：S225.93        文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.007

1 研究背景

我国是农业大国，果树业是农业的重要组成部分，果树产值在我国农业种植中仅次于粮、蔬菜居第三位。据农业部统计，2003年全国果树总面积943.67 hm2，总产量7551.5万t，皆居世界第一，且人均占有量48 kg以上。其中柑橘产量1345万t，占世界柑桔总产量的13%，居世界第三位，近20年来产量增长了8.43倍，是全球柑橘产量增长幅度最大的主产国。而在水果的生产作业中，收获采摘是整个生产中最耗时、最费力的一个环节，需投入的劳力约占整个种植过程的50%～70%。目前国内水果的采摘作业还比较传统，仍需要爬树或者借助梯子，然后再通过人工手持剪刀进行采摘。这种方式的劳动量大、危险性高、繁琐且效率低，所以需要开发一种结构简单、便于携带、采摘效率高的简易采摘水果装置，减轻人力负担。

2 采摘器的提出与思路

基于目前水果采摘效率普遍偏低的现状，站在果农的立场，结合水果采摘中存在的诸多问题以及机械设计的基本原理，主要的设计思路是：

（1）结构简单，体型小，便于携带，方便果农在果园操作;

（2）在水果采摘过程中，能够保证装置对水果不造成损伤;

（3）对作品各结构分配合理，各部分强度满足要求，整体舒适美观。

3 采摘头的设计

本设备是依靠电机快速旋转带动刀片切割果柄进行采摘的。由于高处采摘存在定位困难的问题，设备设置了网罩式结构，网罩式结构由上下两花瓣式平面即上镂空板和下壳体以及中间螺柱连接，并用螺母固定。采摘时，通过将待采摘水果的果柄卡进瓣状结构的镂空板间隙中进行定位，定位卡槽数为12个，当果柄进入间隙中间，与高速旋转的刀片相互接触时，即可切断果柄，完成采摘。电机置于下侧端打孔的柱体中，三根导线穿过孔分别进入套筒帽上的三个小孔，伸缩杆内部为空心，是导线穿过与伸缩杆把手部的驱动装置连接的通道（如图所示）。

5 結论

此款柑橘采摘器具有如下特点：（1）以电机驱动、刀片旋转切割的方式，对人力要求较小，采摘效率高;（2）采摘头上镂空板和带壳体的下镂空板用螺柱连接，便于刀片和电机的换取;（3）机、电、控一体化设计，结构紧凑，易于携带;（4）装置生产成本低廉，售价较低，具有较强推广价值。

参考文献：

[1]刘天湖.一种机械化水果采摘收集运输系统及方法：中国，10291292.6[P].2012-08-01.

[2]李东峰.多功能果实采摘器：中国，ZL03235643.9[P].2004-03-03.

[3]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，1992.