李立夫 董寶丹

1、紅松及球果簡介：

紅 松 （Pinus koraiensis Sieb.et Zucc.）：裸子植物，常綠喬木，高可達(dá)40米。球果卵狀圓錐形，種鱗先端鈍，向外反曲，多數(shù)球果位于樹冠頂端，少數(shù)球果位于側(cè)枝末端，成熟后球果易脫落。

紅松屬于其所在森林系統(tǒng)中的頂級群落，是支撐性的樹種。紅松籽是許多森林動物的主要糧食，例如老鼠、松鼠、灰鼠、獾子、黑熊、野豬及大一點(diǎn)的鳥等，多數(shù)野生動物都要取食大量的紅松籽。所以紅松種子成熟時?需及時采摘，如果沒能及時采摘損失很大。

2、紅松樹球果的采摘

紅松采種時間及方法是：紅松天然林80至200年生林分結(jié)實株數(shù)占91%以上，人工林40至80生分結(jié)實株數(shù)占90%以上。紅松球果于9月初至10月上旬成熟，當(dāng)球果由綠色變成黃綠色，部分種鱗開裂，進(jìn)入初熟期。此后種鱗逐漸變黃，個別球果開始脫落，便達(dá)到果成熟期，就應(yīng)及時采集，落地的球果沒來得及撿拾的，幾天之內(nèi)就被林內(nèi)的野生動物吃掉，損失很大。

紅松果實多數(shù)位于樹冠頂端、少數(shù)位于側(cè)枝末端，樹高大挺拔，樹高約25米左右，并且無法使用任何機(jī)器，目前采摘均靠人工，由于都生長在十?dāng)?shù)米高松樹頂端，并且無法使用任何機(jī)器只能用人工爬樹采摘，不但效率極低，而且異常辛苦，和危險。每年松子成熟季節(jié)，為了及時收采松子，松子采摘工人們便提早開始每一棵樹每一棵樹的采摘工作，首先工人借助專業(yè)的爬樹工具爬樹，而且很不安全，工人們爬上十幾米高的松樹，把松塔一個一個打下來，因為紅松球果都結(jié)在樹冠最頂端和側(cè)枝最末端，要將其打下來也十分困難。下面接應(yīng)的工人負(fù)責(zé)集中收起裝袋。整個采收過程緩慢又不安全，因此每年都有采摘工人因為采摘松子而發(fā)生意外事故，從樹上跌落下來，以至于喪失了生命。

3、松樹球果采摘的困境及采摘機(jī)的設(shè)想

用人工采摘紅松種子不但危險不安全，幾乎每年紅松種子成熟期都有因采摘紅松種子而出現(xiàn)的傷亡事故，隨著社會的發(fā)展，從事采摘紅松種子的工人也在逐年減少，因為紅松種子的采摘工作需要爬樹，尤其是天然林的紅松，生長期都在100至200年左右，樹又高又粗，要求工人不但會使用爬樹工具進(jìn)行爬樹，工作時幾乎沒有任何安全措施，還要求有一定的體力而且不能恐高，因此從事紅松種子采摘工作的工人很少，每到紅松種子成熟季節(jié)，用工非常緊張而且人工費(fèi)也在逐年上漲，有時已經(jīng)達(dá)到了采到的種子不夠支付人工費(fèi)的地步。

我們曾做了很多嘗試和想法，但都沒有成功，為此想制作一種機(jī)器，該機(jī)器可以代替工人進(jìn)行采摘紅松種子，市場較大，說一下我們以前的想法，供參考：設(shè)想用高空攝影的無人機(jī)，但是無人機(jī)太小，無人機(jī)上不能安裝采摘的設(shè)備；設(shè)想用熱氣球，但采摘期正值10月，屬森林防火戒嚴(yán)期，林區(qū)嚴(yán)禁煙火的；設(shè)想用氫氣球，每到秋天有時風(fēng)還特別大，氫氣球過大不好控制，也不安全。設(shè)想過液壓高空操作平臺，但林內(nèi)沒有路，山的坡度陡，平臺上不了山；設(shè)想過馴養(yǎng)猴子，但紅松樹有油，粘手，猴子不愿干；東北林業(yè)大學(xué)研究過球果采摘機(jī)，是用拖拉機(jī)帶動的，太大了，一方面成本高，另一方面對森林植被有破壞。最終所有設(shè)想都以失敗而告終。

4、松樹球果采摘機(jī)

我們于2016年開始進(jìn)行嘗試制造一臺機(jī)器，暫時就叫采摘機(jī)。設(shè)計安裝在農(nóng)用拖拉機(jī)上，最好用膠輪高花胎四驅(qū)農(nóng)用車、因為紅松林內(nèi)，尤其是天然林，根本沒有路，而且林內(nèi)情況復(fù)雜，除了坡就是坑，還有石頭倒樹，此車可以在林內(nèi)沒有道路的情況下行走，同時要求農(nóng)用車駕駛員技術(shù)得過硬，有一定的在林區(qū)駕駛機(jī)動車的經(jīng)驗，同時要求駕駛員對該車及所安裝的設(shè)備操作熟練，因此在實際工作前有必要進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。

根據(jù)紅松樹的大小設(shè)計制造型號大小不同的采摘機(jī)，根據(jù)采摘機(jī)的型號大小選用不同型號大小的農(nóng)用拖拉機(jī)。采摘機(jī)的動力是利用農(nóng)用車車后面的輸出軸安裝一個液壓動力泵，為采摘機(jī)及其工作提供液壓動力，液壓動力泵要根據(jù)采摘機(jī)的大小來選擇安裝。

首先將農(nóng)用拖拉機(jī)前端的配重裝置拆除，在拖拉機(jī)前面設(shè)計安裝一個可伸縮可升高150cm至200cm的架子，將采摘機(jī)用鐵鏈吊在此架子的前端，在車頭前端做個托架，車在林內(nèi)行走時將采摘機(jī)放在托架上。所有的架子都用80mm至100mm的空心方鋼焊接，以保證其強(qiáng)度。伸縮可用150cm至200mm長的液壓缸控制，同時此伸縮架一端以軸固定，另一端繞此軸轉(zhuǎn)可以伸縮和舉升，舉升也用150cm至200mm長的液壓缸控制。這樣就可以將采摘機(jī)舉到4至6米高的樹干處。

采摘機(jī)根據(jù)樹的大小設(shè)計輸出為8至14噸，用與其匹配的油馬達(dá)做動力固定在外部，用液壓動力泵提供油馬達(dá)所需動力，在此機(jī)器的外部按樹的粗細(xì)設(shè)計一個夾子，用兩個50cm長液壓缸控制夾子的張開和閉合，里側(cè)用膠皮包裹，以免傷壞樹皮。

在駕駛室內(nèi)合適的地方安裝控制分壓器，控制所有的設(shè)備。采摘機(jī)工作時，在樹干4至6米處夾住，此時將采摘機(jī)和伸縮架分離，保證軟連接就可，以免采摘機(jī)工作時將伸縮架和車弄壞。一般讓采摘機(jī)工作10至20秒，樹上90%球果就可脫落。

采摘機(jī)經(jīng)過近三年的實驗和使用已經(jīng)取得了一定的經(jīng)驗，節(jié)省了大量的人力物力，保證了人員的安全，在今后的使用中應(yīng)不斷的總結(jié)經(jīng)驗進(jìn)行不斷地完善。