蒋校辉 李佳伟

摘要：在我国，有不少是以种植水果来发展经济的地区。在水果采摘上，人工成本高。如采摘效率低、耗时高、劳动强度大、果树高度不一采摘不方便等。针对这种低效率采摘的现状，设计研发一种便携式的水果采摘器。该机器具有便携、效率高、工作原理简单、操作方便等特点。本文主要介绍该水果采摘器的设计思路、工作原理及创新点等。

引文：

本项目是2012年湖南省教育科学“十二五”规划项目1延续，获得2017年度湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目2。我国山区丘陵地区面积广阔且大部分种植果树，仅西部地区果园面积就达286万公顷，占全国31%，果品总产量为1837万吨。近年来，为了转移农村劳动力，统筹城乡经济协调发展，促进农民增收，山区丘陵地区普遍把劳务输出作为发展地方经济、增加农民收入的一项重要措施。伴随着城市劳务用工需求增加，大量青中年劳动力外出务工，留守在家的劳动者主要是老人、妇女、儿童。目前果园用的水果采摘器存在着成本高、使用劳动强度大、采摘伤果率高、便携适用性差等特点，市场急需一款能适用于老人、妇女甚至儿童都能使用的便携式水果采摘器

一、项目设计背景

市场现状：

我国是世界果树大国，栽培历史悠久，资源丰富，水果和干果达50余种，是世界果树起源最早、种类最多的原产地和世界著名果树古国之一。水果生产作为一项新兴产业，在农业和农村经济发展中的地位已十分重要，在很多地区已成为农村经济的支柱产业。50 年代以来，我国水果业发展较快，尤其是80年代中后期以来，水果业进入了迅猛发展时期。据统计，1995年全国水果总产值达750多亿元，仅次于粮食和蔬菜，在种植业中居第三位。目前我国果树种植面积达847万公顷，产量达5000多万吨，占世界水果总产量的11-12%。苹果、柑桔、梨和香蕉四大主栽果品占总产量的70%以上，其中苹果占35%左右。

我国水果采摘工具市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励水果采摘工具产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对水果采摘工具市场的关注越来越密切，这使得水果采摘工具市场越来越受到各方的关注。

二、设计思路

1、设计的水果采摘器的采摘对象为苹果、梨、柑橘等。考虑到不同水果的果树的高度不一，所以设计时杆体采用升缩杆的形式。

2、通过拉线带动刀具剪断果实的梗，考虑到松掉拉线时刀具要恢复原位，所以设计时采用弹簧刀具。

3、因为拉线与升缩固定，而且需要传递力，我们选择普通镀锌碳钢自行车刹车拉线，该拉线使用寿命长、成本地，采购方便。

4、考虑使用剪刀去剪断果实的梗，果实自由下落，所以在网的设计上用能够让果实缓慢下落的通道，故采用长的，直径逐渐变小的网。

三、工作原理

如图所示，采摘时通过双手的配合，一手扶住伸缩杆，一手通过底端的扳机带动拉线。拉线采用自行车刹车拉线，作为力传递的装置，在手握处会施加一个力，通过拉线作用带动采摘器的剪刀部分剪断果实的梗，这样，果实便掉在了收集网中，实现轻松收果。

整体外形图

四、设计方案

（一）考虑到果农工作的地点和工作时间，在保证杆强度的前提下，伸缩杆采用轻质铝合金制成，即减轻了重量，又节约了成本。伸缩杆共设置了三个部分，两节为可调动距离部分。将伸缩部位的塑料螺旋旋开即可拉伸，旋紧即可固定，并且由实际情况可进行长度的调节。

（二）（1）收集网上部分网制较宽，下部分较窄，用平滑且有弹性的涤纶布（或者更加弹性的材料）制作，避免采摘水果时造成水果表皮的擦伤。（2）网布下方为可更换长短和直径的缓冲性输送网，用来解决收集不同果树高度不同和果实大小不一样的情况。

（三）.拉线采用自行车刹车拉线，因为它外面有一层钢丝套，相当有弯曲的钢管，中间的钢丝有外层钢管的导向，一样正常伸缩，可以达到通过扳动扳机带动刀头剪切的效果。

（四）刀头设计部分利用我们最常见的剪刀原理，略做改动，其中加入弹簧可使刀头产生复原剪切效果，利用钢丝拉线连接，带动其工作。

五、主要创新点

1.通过对输送网的改进，设计锥形缓冲结构，减少采摘水果輸送时对水果造成损伤，多层缓冲设计能让水果在采集传送网中减速，以免碰撞造成果肉二次损伤。

2.收集网口处采用透明设计的网格状，可以更为精准地采集果实。

3.为了让果农采摘时更加的轻松，对该装置添加一个省力机构。通过在伸缩杆上面加一个挂臂支架装置来减轻手臂在工作时的劳动强度，以达到延长工作时间的目的。

六、总结

通过这个辅助人工水果采摘器，可以在一定程度上提高采摘效率，降低采摘的强度、节约采摘成本，帮助果农更好地采摘水果。该采摘器设计的高度可任意调节，高矮层次渐进进行采摘，采果自动入筐，不伤果，不上树，不伤手，不受地形条件限制。能显著提高采果速度和效率，减轻果农劳动强度，提高水果保鲜效果，减少了水果损伤和烂果损失；保护了果树的原有树形和正常生长，提高了来年的挂果量，有利于来年的丰收增产，它将给果农带来显著的经济效益。

作者简介：蒋校辉（1974一），男，工程硕士，研究方向：机械制造；

李佳伟（1998一），男，机设1603班，研究方向：机械制造及自动化.

【基金项目】2012年湖南省教育科学“十二五”规划项目（项目编号：xjk012cgd021）；湘教科规[2012]009号；

2017年度湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目（项目编号：567号）湘教通〔2017〕205号.