李杰 黄志 陈艳

摘 要 目前，我国农業采摘机械自动化程度还处于初级阶段，大部分都是以人工采摘为主，这样不仅采摘作业周期长，而且需要大量的劳动力。特别是采摘菠萝这种生长结构特殊的草本植物，如果不能用机械化采摘代替手工采摘，不仅经济效益低下，而且菠萝具有坚固的外皮和剑型叶片，很容易划伤到采摘者的身体。为了降低劳动强度，提高采摘效率，保障安全，本文设计了一种菠萝快速采摘铲该装置主要包括框架、除叶机构和采摘机构其结构简单、操作便捷、成本低廉、性能可靠、可大规模使用和生产。

关键词 菠萝 快速采摘铲

中图分类号：S225.93文献标识码：A

0引言

菠萝（学名：Ananas comosus），是热带水果之一。福建和台湾地区称之为旺梨或者旺来（），新马一带称为黄梨，大陆及香港称作菠萝。有70多个品种，岭南四大名果之一。

随着菠萝的市场规模不断扩大，菠萝的生产成本和生产效率必须得到有效控制，而菠萝采摘自动化是这个过程中十分重要的一环，这就催生了对专业采摘机械的急迫需求，本论文就是本着提高采摘效率、降低生产成本来设计采摘机械结构的。

目前国外在采摘机械方面的研究方向偏向于采摘机器人。采摘机器人主要由机械手、末端执行器、视觉识别系统和行走装置等4大系统组成。20世纪80年代，日本京都大学的NoboruKawamura等人研制了五自由度关节型机械手，但这种机械手工作空间有限，可操作度低。

国内的采摘方式最为普遍，一般是果农带上手套，抓住菠萝的上端的叶片，然后将菠萝掰断，丢入身后的背篓里面。生产效率低下，还要支付高昂人工费，保证人身安全等等一系列花费巨大，单位时间的经济产出量低。

根据菠萝生长结构特性和国内及国外菠萝采摘现状，本论文提出一种菠萝快速采摘工具，在经过网上搜索等方式考察后，设计出一种菠萝快速采摘铲，该工具结构简单，操作轻便，采摘效率高，非常适合现阶段果农的菠萝采摘工作。

1采摘方案及工作原理

菠萝采摘机构主要有外形框架、除叶机构和采摘机构组成其采摘机构主要包括脚踩部分和剪切部分。其工作原理是利用人力把外形铲子插入菠萝旁边的泥土下，通过脚踏板将除叶机构滑下使V型卡口卡住菠萝茎秆，L型卡口通过凸轮机构向内收缩，同时整体向下运动，V型卡口下面的刀片将叶片快速切除，只留下菠萝的茎秆，然后通过脚踏板的斜轮连杆机构使弧形刀口快速闭合，剪断菠萝根茎。剪刀上方安装了可半开的网兜，防止菠萝掉下来损坏果实。采摘的整个过程中操作便捷，结构严谨，可批量生产，具有较好的市场前景。其整个结构示意图如图1。

2总体结构设计

收割菠萝时，它具有坚固的外皮和剑型叶片，很容易划伤到采摘者的身体，采摘效率低下，等一系列问题。所以菠萝采摘要以安全，环保，高效为主并且在这些条件均满足的情况下，做到面向未来，针对规模化，整体化种植的菠萝进行采摘收割，更好的提高效率，针对以上现象进行研究本论文设计出一种菠萝快速采摘机械其主要包括框架、除叶机构和采摘机构，下面详细介绍相关设计。

2.1框架设计

为了便于操作与固定，本次设计将外形设计成铲子的形状（如图1所示），其铲柄有两个导轨防止采摘机构晃动，铲头可以换成各种尖头等。

2.2除叶机构的设计

考虑到菠萝的叶片会划伤果农的手，所以我们的采摘的第一道工序是将叶片切除，只留下根茎，目标明显，为采摘提供了方便。其基本原理是人通过脚踩脚踏板，V型卡口卡住菠萝茎秆，L型卡口通过凸轮机构向内收缩，同时整体向下运动，V型卡口下面的刀片将叶片快速切除，只留下菠萝的茎秆。如图2所示。

2.3采摘机构的设计

将弧形剪刀安装在V型刀口上方，人脚踩脚踏板，L型卡口收缩固定住菠萝茎秆的同时，弧形刀口通过弧形刀口快速闭合，以达到剪断菠萝根茎的效果。我们还在剪刀上方安装了可半开的网兜，使得采摘好的菠萝不会掉到地上，采摘完后，人可将菠萝直接扔入收集篓中，采摘完成。如图3所示。

3总结

本论文设计的一种菠萝快速采摘铲其中菠萝采摘和叶片切除同时完成，节省劳动力。不仅人单手可提，操作简单快速，存放节约空间。而且该产品不仅适用于菠萝的采摘，也适用于一些其他茎杆类果实的采摘。工作时高效快捷，环保节约，非常顺应时代的发展，对于任何形式的农田都具有巨大的开发价值和广阔的市场前景。

参考文件

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