高空设备应用的新领域——果园采摘

　　果实机械化采摘的意义重大，未来果园的机械采摘将成为主要方式; 国内外果园机械式采摘发展历程还在起步阶段; 我国是世界第一大水果生产国和世界第一大水果消费国，2014 年我国水果总产量已超过12000万t，约占全球产量的24%。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。

　　采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33%～50%，采摘作业比较复杂，季节性很强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤。使用采摘机械不仅提高采摘效率，而且降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果农的经济效益。因此，提高采摘作业机械化程度有重要的意义。随着农业从业者的减少及老龄化趋势不断加大，采摘机械的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。

　　国外果园采摘机械现状

　　机械式采摘20 世纪40 年代初法国率先研制出人工操作的简易采摘器，40年代中期美国开始研究振摇式采摘机械，用来采摘胡桃和杏等水果; 到50年代中期，利用振摇果树方式收获水果的采摘机械在欧美国家得到了发展和普遍应用，出现了拖拉机驱动的振摇采摘机。20世纪60年代，振摇采摘机械的结构由单一的定冲程推摇机发展到惯性式振摇机、气力振摇机和使用动力驱动橡胶棒冲撞果枝振落果实的撞击式等多种类型的果园采摘机械; 60年代中期，美国研究出液压升降平台车，配合采摘工具使用，使得采摘效率大大提高; 从60年代后期开始，欧美一些国家将水果采摘机械与果树的培育和修剪结合起来研究，如修整树形使其适合机械化作业; 70年代出现了各种动力切割式采摘机械，例如油锯、气动剪。

　　日本在20纪90年代初着手研究陡坡地果园的机械化。四国农业试验场研制的采用枢轴式摆动悬挂机构作为行走部分的自走式采摘车，使用电视摄像机和无线电控制组合。该采摘车的轮距宽，重心低，故爬坡能力强;采用就地车轮正反转机构，故回转能力好; 采用枢轴悬挂机构，因而使机体摆动小、行走稳定，适合在坡度15°～ 30°的地区使用。

　　　　国内果园采摘机械现状

　　我国从20世纪70年代开始研究果园采摘机械，先后研制出与手扶拖拉机配套的机械振动式山楂采果机、气囊式采果器和手持电动采果器。20世纪80年代后，开始研究和制造切割型采摘器，果园采摘也从人工使用剪刀采摘发展到使用机械装置采摘。如人工剪枝采摘器，它夹口上方有切刀，下方有夹钳可以将果柄先钳住后剪断;电机式采摘器利用果柄引导突片将果柄引向切刀，再用微型电机带动的切刀作往复运动把果柄切断;还有一种振摇式采摘器，用拨叉伸入果枝用电机摆动拨叉而振落果实。我国还曾经研制出吹气式采摘机，由于其风机功率要求大，气流容易损伤果枝果实，虽然分选效果较好，但是采摘效果不佳，使其很快就被市场淘汰。

　　20 世纪90年代开始，市场的因素带动了果树种植的热潮，众多中小种植户的需求带动了简易采摘器的市场。其后气动剪枝机、辅助升降平台等机具相继进入了市场。

　　2015年，运想重工研发了用于采摘水果的高空作业果园机，上升高度可达7m~15m。改果园机有直臂式、曲臂式两种臂架形式。轮胎有履带式、轮胎式两种选择。这是一种集采摘、修剪、喷药、运输、动力发电等功能的自走式作业机。该作业机的研制成功标志着我国果园单一的采摘机械进入到了多功能作业机械时代，示意图所示。

　　我国南方果园大部分处于丘陵山区地带，受限于坡地地形，合适的采摘机械很少，机械化作业基本处于空白，而且在费工以及作业危险性方面的问题比平地采摘机械更突出。为了在坡地果园上实施机械化省工经营，改良发展了适合坡地作业特性的农机具，运想研制成功的这一种自走式牵引振动采果机未来将震撼果园采摘事业。

　　在机器人采摘研究方面，我国才刚刚起步。2006年出台的“十一五”国家高技术研究发展计划( 863 计划)，提出了高技术项目《果树采摘机器人关键技术研究》。近年来国内许多高校如中国农业大学、东北林业大学、浙江大学、江苏大学、南京农业大学、沈阳农业大学等高校积极投入农业机器人领域的研究，通过跟踪国外先进技术，在机器人采摘领域内也取得了初步的成果，但是都处于实验阶段，投入农业生产实际仍需时日。

　　 制约因素

　　1)长期以来果树生产存在着采摘、修枝、植保、施肥等4大难题，虽然近些年我国采摘机械得到迅速发展，在机械产品方面有采摘器、动力剪枝采摘工具、多功能果园作业机械等;但总的来说，国内果园作业机械，大多功能单一，只能做果园土壤管理和果园植保作业，不能解决果园生产以上4 大难题。各种水果之间的差异、种植区域的地理条件的不同，果实品种的变换，会对采摘机械提出不同的要求。

　　2)果园生产方式落后，农机农艺之间不协调。我国主要是分散栽培，分户管理，真正集中成片统一管理的大型现代化果园很少。这种小农经济式的种植方式，由于生产规模小和农民技术素质偏低等原因，使果园的生产管理停留在传统经验式的基础上，规范、科学的生产管理方法难以实施，果园机械化程度普遍偏低。

　　3)农业劳动力大量向社会其他产业转移，导致农机技术人员缺乏，而且随着人口的老龄化，使得果业生产成本不断提高，降低了果农的种植积极性。

　　4 果园采摘机械的发展趋势

　　1)多功能化。即该机械不仅具有采摘果实的功能，还兼具其他作业功能，如中耕、施肥、剪枝、植保等，以实现一机多用，减少购机投入。

　　2)操作简便、可靠性高。机器的操作者是农民，不是具有机电知识的工程师，这就要求结构设计合理可靠，使用方法简单，维修维护方便。

　　3) 通用性好。在各种不同的条件下: 不同地形如平地、山地，不同的作业地表如沙质土、泥泞地带，不同的作业对象如水果、坚果，不同的品种如柑橘、苹果、梨、柚等情形下，均能适用。

　　4)自动化和智能化。随着现代科学技术的进步和广泛应用，机械化、自动化、智能化水平将进一步提高。例如，日本研制的自走式采摘车，在20°以上的陡坡地使用电视摄像机和无线电遥控组合控制方式，实现无人驾驶操作。

　　果实的采摘是一个季节性较强和劳动密集型的工作，由于人口老龄化和农村劳动力越来越少，在单调、繁重、危险的果实采摘作业上急需高效、通用、低成本的采摘技术，机械式采摘方式相比机器人采摘更有优势。因此，研究开发以多功能作业机械为代表的新一代果园采摘机械，对果业的发展更有现实意义。