关于水果采摘问题的调查研究

赵一迪 李金城 孙志川 宋向阳 李勇平 周涛

【摘要】我国是水果生产和消费的大国，水果采摘成为相关人士的研究课题。通过水果采摘现状了解，我国的果园主要是果农承包制，一般果园的面积不大，水果品种多元化，大部分果树都种植在半山坡，水果采摘方式主要是人工采摘方式，也有机械辅助采摘。通过机械水果采摘装置调查与分析，以及机械装置水果采摘工作方式比较研究，得出适合在山地运动、手动操作灵活的机器采摘器械，以及智能化采摘机器人装置，更具有发展前景。

【关键词】水果采摘;机械采摘;调查研究，比较分析

1背景介绍

我国是水果生产和消费的大国，水果已成为我国继粮食、蔬菜之后的第三大农业种植产业，每年大约生产各种水果26000万吨，不同季节，采收不同水果，水果采摘成为相关人士的研究课题。然而，目前的水果采摘，仍以传统的手工采摘为主，缺少机械化操作，尤其是苹果、梨子、桃、杏、柿子等树形相对较高的果树，一般种植在山坡上，低处的果实可随手采摘，但高处的果实则不得不借助于人字梯才能采摘。据了解，水果采摘主要靠人工采摘，每人平均一天采摘1500斤左右。由于树枝及果实分布的随机性，人们有时候不得不爬梯子，爬上爬下来回移动梯子，去采摘别的果子，不仅浪费了人力、物力和时间，而且果园地面不平，梯子架设不稳，空中作业还具有一定的危险性。此外，也存在用长柄钩子拧摘果实的方式，但是效率比较低。用这种方式采摘单个果实，果实从高处跌落时，极易造成损伤，严重影响产品质量，连带枝叶采摘时，也不能保证果实不会跌落，而且还会损伤果树枝条。

2水果采摘现状

据统计，我国的果园，主要是果农承包制，一般果园的面积不大，水果品种多元化，大部分果树都种植在半山坡。水果采摘方式主要是人工采摘方式，也有机械辅助采摘。果农的水果采摘工作，主要集中在白天操作，早上清爽，工作效率高，中午天气炎热，人工基本休息，工作效率低，傍晚太阳落山，天气不冷不热，但是人工已经疲惫，也没有工作效率，夜间休息不操作。现有的水果采摘装置，以钩子拧摘果实为主，手柄不具有伸缩功能，使用频率及工作效率也不高，只是偶尔使用，不具有照明功能，夜间无法操作，功能单一。机械化水果采收装置的使用，非常少，在走访的三类城市果园市场，几乎看不到大型机械化水果采收装置的使用，更没有智能化水果采收装置的身影。水果的最佳采摘时机不同。从水果基本成熟到水果完全成熟，期间预计需要20天的时间。果园的承包商和经营者，通常采用分期分批采摘和上市的策略，从水果基本成熟开始采摘、上市，直到水果完全成熟采摘、上市完毕，持续推送，延长水果的收获期。

3机械水果采摘装置调查与分析

水果采摘调研目的是为了解现在农户对机械化农具的接受程度。调研内容包括对果农所拥有果树数量、果树高度、作业方式、好果坏果落果数量、作业耗费时间费用、关于采摘器的不足以及未来的发展方向等。

3.1水果采摘分类

（1）人工作业水果采摘为主。人工手工水果采摘，工作效率低，但优点是水果损伤度少。

（2）机械长臂辅助水果采摘装置。主要借助长杆，以拧断方式为主，在采摘高处水果时偶尔使用。

（3）机械化机械采摘装置。主要是推摇式机械采摘器，借助升降机构，根据果实所在的位置，可以进行升降和移动，升降和移动最高值大约6米左右。

（4）智能化采摘机器人装置。机器人采摘装置自动化技术要求高，采用自动化控制技术，采摘机器人需要移动时，或者是履带移动，或者是人字梯结构移动，或者是车轮式结构移动。

3.2机械装置水果采摘工作方式比较研究

不同的水果，果型不同，大小各异，而且水果的布局比较随机，劳动强度大，要求水果损伤率低，完成水果精准采摘工作有一定难度，不同的水果采摘机械，适应于不同的环境。

（1）机械长臂辅助水果采摘装置。结构包括长臂、剪切或拧断结构，工作原理为延长人的手臂，模仿人手的动作，以拧断方式为主，在采摘高处水果时偶尔使用。优点是运用灵活、机件小巧，不选择地面环境，辅助人工，实现采摘工作，可以完成一定高度的采摘工作。

（2）机械化机械采摘装置。对地面环境有要求，机械结构庞大，运用推摇式机械采摘器，借助升降机构，根据果实所在的位置，可以进行升降和移动，人工在设备上，完成采摘工作。其优点是升降和移动的距离大，采摘水果损伤率低，缺点是需要的操作面积也大。还有的水果采摘机械，通过撞击水果的根蒂部位，使得水果掉落，使用此种机械的缺点是坏果率高，只适合外壳较厚的水果。

（3）智能化采摘机器人装置。机器人采摘装置，采用自动化控制技术，具有识别功能。采摘机器人移动时，履带式机器人移动比较笨拙，人字梯结构式机器人移动比较方便，但是稳定性较差，车轮式结构式机器人移动非常灵活，但是不适合坡路地面。智能化采摘机器人装置，要求操作者具有一定的智能知识，同时具有一定的协调性，需要人机互动。水果采摘的工作环境在野外，要求智能化采摘机器人装置带电工作有时长，能够克服不良环境，具有越障功能，以及拾取落果的功能。

4总结

综上所述，虽然市场出现了一些水果采摘机器设备，中等果园不利于机器的使用。由于机械采摘装置损伤果比较严重，工作效率低，所以很少被使用，劳动成本高，适合于坡路操作的机器比较少等问题，限制采摘设备的使用和发展。对于智能化采摘机器人装置，由于果树品种不一样，需求摘果的方式以及水果的大小不一样，不适合大规模作业。采摘机器需要熟练的操作，果农的操作协调性较差，有一些技术难题没有攻克，果农也存在着操作误区，也是阻碍采摘机器使用的主要原因。采摘机器人虽然具有识别功能，但是对果实的分辨不清，水果在动态，采摘时无法辨别果实的具体位置，采摘时无法确定剪切的部分是否在果梗处。果实采摘具有季节性，水果又是人们每天生活必需品。生产出高效率高劳动强度，適合在山地运动、手动操作灵活的机器采摘器械，在一定时间内，还是深受果农的欢迎的辅助工具，智能化采摘机器人装置，实现可识别和智能化，更具有发展前景。目前的水果采摘机械装置，都只注意树上高处的水果采摘，而忽视落地水果的拾取，这一发现，为水果采摘装置的功能设计提供方向。

（辽宁科技大学）