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        關(guān)于水果采摘問題的調(diào)查研究

        2021-09-10 14:59:54趙一迪李金城孫志川宋向陽李勇平周濤
        紅豆教育 2021年3期
        關(guān)鍵詞:比較分析調(diào)查研究

        趙一迪 李金城 孫志川 宋向陽 李勇平 周濤

        【摘要】我國是水果生產(chǎn)和消費的大國,水果采摘成為相關(guān)人士的研究課題。通過水果采摘現(xiàn)狀了解,我國的果園主要是果農(nóng)承包制,一般果園的面積不大,水果品種多元化,大部分果樹都種植在半山坡,水果采摘方式主要是人工采摘方式,也有機械輔助采摘。通過機械水果采摘裝置調(diào)查與分析,以及機械裝置水果采摘工作方式比較研究,得出適合在山地運動、手動操作靈活的機器采摘器械,以及智能化采摘機器人裝置,更具有發(fā)展前景。

        【關(guān)鍵詞】水果采摘;機械采摘;調(diào)查研究,比較分析

        1背景介紹

        我國是水果生產(chǎn)和消費的大國,水果已成為我國繼糧食、蔬菜之后的第三大農(nóng)業(yè)種植產(chǎn)業(yè),每年大約生產(chǎn)各種水果26000萬噸,不同季節(jié),采收不同水果,水果采摘成為相關(guān)人士的研究課題。然而,目前的水果采摘,仍以傳統(tǒng)的手工采摘為主,缺少機械化操作,尤其是蘋果、梨子、桃、杏、柿子等樹形相對較高的果樹,一般種植在山坡上,低處的果實可隨手采摘,但高處的果實則不得不借助于人字梯才能采摘。據(jù)了解,水果采摘主要靠人工采摘,每人平均一天采摘1500斤左右。由于樹枝及果實分布的隨機性,人們有時候不得不爬梯子,爬上爬下來回移動梯子,去采摘別的果子,不僅浪費了人力、物力和時間,而且果園地面不平,梯子架設(shè)不穩(wěn),空中作業(yè)還具有一定的危險性。此外,也存在用長柄鉤子擰摘果實的方式,但是效率比較低。用這種方式采摘單個果實,果實從高處跌落時,極易造成損傷,嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量,連帶枝葉采摘時,也不能保證果實不會跌落,而且還會損傷果樹枝條。

        2水果采摘現(xiàn)狀

        據(jù)統(tǒng)計,我國的果園,主要是果農(nóng)承包制,一般果園的面積不大,水果品種多元化,大部分果樹都種植在半山坡。水果采摘方式主要是人工采摘方式,也有機械輔助采摘。果農(nóng)的水果采摘工作,主要集中在白天操作,早上清爽,工作效率高,中午天氣炎熱,人工基本休息,工作效率低,傍晚太陽落山,天氣不冷不熱,但是人工已經(jīng)疲憊,也沒有工作效率,夜間休息不操作。現(xiàn)有的水果采摘裝置,以鉤子擰摘果實為主,手柄不具有伸縮功能,使用頻率及工作效率也不高,只是偶爾使用,不具有照明功能,夜間無法操作,功能單一。機械化水果采收裝置的使用,非常少,在走訪的三類城市果園市場,幾乎看不到大型機械化水果采收裝置的使用,更沒有智能化水果采收裝置的身影。水果的最佳采摘時機不同。從水果基本成熟到水果完全成熟,期間預(yù)計需要20天的時間。果園的承包商和經(jīng)營者,通常采用分期分批采摘和上市的策略,從水果基本成熟開始采摘、上市,直到水果完全成熟采摘、上市完畢,持續(xù)推送,延長水果的收獲期。

        3機械水果采摘裝置調(diào)查與分析

        水果采摘調(diào)研目的是為了解現(xiàn)在農(nóng)戶對機械化農(nóng)具的接受程度。調(diào)研內(nèi)容包括對果農(nóng)所擁有果樹數(shù)量、果樹高度、作業(yè)方式、好果壞果落果數(shù)量、作業(yè)耗費時間費用、關(guān)于采摘器的不足以及未來的發(fā)展方向等。

        3.1水果采摘分類

        (1)人工作業(yè)水果采摘為主。人工手工水果采摘,工作效率低,但優(yōu)點是水果損傷度少。

        (2)機械長臂輔助水果采摘裝置。主要借助長桿,以擰斷方式為主,在采摘高處水果時偶爾使用。

        (3)機械化機械采摘裝置。主要是推搖式機械采摘器,借助升降機構(gòu),根據(jù)果實所在的位置,可以進行升降和移動,升降和移動最高值大約6米左右。

        (4)智能化采摘機器人裝置。機器人采摘裝置自動化技術(shù)要求高,采用自動化控制技術(shù),采摘機器人需要移動時,或者是履帶移動,或者是人字梯結(jié)構(gòu)移動,或者是車輪式結(jié)構(gòu)移動。

        3.2機械裝置水果采摘工作方式比較研究

        不同的水果,果型不同,大小各異,而且水果的布局比較隨機,勞動強度大,要求水果損傷率低,完成水果精準(zhǔn)采摘工作有一定難度,不同的水果采摘機械,適應(yīng)于不同的環(huán)境。

        (1)機械長臂輔助水果采摘裝置。結(jié)構(gòu)包括長臂、剪切或擰斷結(jié)構(gòu),工作原理為延長人的手臂,模仿人手的動作,以擰斷方式為主,在采摘高處水果時偶爾使用。優(yōu)點是運用靈活、機件小巧,不選擇地面環(huán)境,輔助人工,實現(xiàn)采摘工作,可以完成一定高度的采摘工作。

        (2)機械化機械采摘裝置。對地面環(huán)境有要求,機械結(jié)構(gòu)龐大,運用推搖式機械采摘器,借助升降機構(gòu),根據(jù)果實所在的位置,可以進行升降和移動,人工在設(shè)備上,完成采摘工作。其優(yōu)點是升降和移動的距離大,采摘水果損傷率低,缺點是需要的操作面積也大。還有的水果采摘機械,通過撞擊水果的根蒂部位,使得水果掉落,使用此種機械的缺點是壞果率高,只適合外殼較厚的水果。

        (3)智能化采摘機器人裝置。機器人采摘裝置,采用自動化控制技術(shù),具有識別功能。采摘機器人移動時,履帶式機器人移動比較笨拙,人字梯結(jié)構(gòu)式機器人移動比較方便,但是穩(wěn)定性較差,車輪式結(jié)構(gòu)式機器人移動非常靈活,但是不適合坡路地面。智能化采摘機器人裝置,要求操作者具有一定的智能知識,同時具有一定的協(xié)調(diào)性,需要人機互動。水果采摘的工作環(huán)境在野外,要求智能化采摘機器人裝置帶電工作有時長,能夠克服不良環(huán)境,具有越障功能,以及拾取落果的功能。

        4總結(jié)

        綜上所述,雖然市場出現(xiàn)了一些水果采摘機器設(shè)備,中等果園不利于機器的使用。由于機械采摘裝置損傷果比較嚴重,工作效率低,所以很少被使用,勞動成本高,適合于坡路操作的機器比較少等問題,限制采摘設(shè)備的使用和發(fā)展。對于智能化采摘機器人裝置,由于果樹品種不一樣,需求摘果的方式以及水果的大小不一樣,不適合大規(guī)模作業(yè)。采摘機器需要熟練的操作,果農(nóng)的操作協(xié)調(diào)性較差,有一些技術(shù)難題沒有攻克,果農(nóng)也存在著操作誤區(qū),也是阻礙采摘機器使用的主要原因。采摘機器人雖然具有識別功能,但是對果實的分辨不清,水果在動態(tài),采摘時無法辨別果實的具體位置,采摘時無法確定剪切的部分是否在果梗處。果實采摘具有季節(jié)性,水果又是人們每天生活必需品。生產(chǎn)出高效率高勞動強度,適合在山地運動、手動操作靈活的機器采摘器械,在一定時間內(nèi),還是深受果農(nóng)的歡迎的輔助工具,智能化采摘機器人裝置,實現(xiàn)可識別和智能化,更具有發(fā)展前景。目前的水果采摘機械裝置,都只注意樹上高處的水果采摘,而忽視落地水果的拾取,這一發(fā)現(xiàn),為水果采摘裝置的功能設(shè)計提供方向。

        (遼寧科技大學(xué))

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