檳榔采摘機(jī)械的發(fā)展與探索

施曉佳 　梁棟 　張燕 　張秀梅

摘要：檳榔具有重要的醫(yī)用價(jià)值，隨著社會(huì)不斷發(fā)展，對(duì)檳榔的需求量也在不斷增加。檳榔樹的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)源于檳榔果，而檳榔采摘機(jī)械的先進(jìn)性直接影響檳榔產(chǎn)量以及生產(chǎn)效率。通過(guò)總結(jié)、檳榔采摘機(jī)械的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，有攀爬采摘、長(zhǎng)桿采摘、機(jī)器采摘三個(gè)階段，探討目前檳榔采摘機(jī)械的局限性，指出研制新型檳榔采摘機(jī)械應(yīng)實(shí)現(xiàn)由人工作業(yè)向智能機(jī)械化方向發(fā)展，才能提高采摘效率和檳榔優(yōu)質(zhì)產(chǎn)量，同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度以及事故發(fā)生率。

Abstract： Areca has important medical value. With the continuous development of society， the demand for areca is also increasing. The economic benefits of areca are derived from areca fruit， and the advanced nature of areca picking machinery has a direct impact on areca's output and production efficiency. Through summing up the development process and research status of areca picking machinery， there are three stages of climbing picking， long pole picking and machine picking. This paper is to discuss the present limitation of areca picking machinery. It is pointed out that only by developing the new areca picking machinery from artificial operation to intelligent mechanization， can the picking efficiency and high quality areca production be improved， while the labor intensity and accident rate are reduced at the same time.

關(guān)鍵詞： 檳榔；采摘機(jī)械；發(fā)展歷程；展望

Key words： areca；picking machine；development；prospect

中圖分類號(hào)：TB486 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）32-0158-03

0 引言

檳榔為棕櫚科常綠喬木，莖桿直立，一般高10多米，有的甚至高達(dá)30米，其干燥成熟種子也被稱為檳榔。檳榔的原產(chǎn)地是馬來(lái)西亞，目前主要分布在亞洲與美洲的熱帶地區(qū)。中國(guó)種植檳榔已經(jīng)達(dá)到2100多年，海南和臺(tái)灣兩省為主要種植地區(qū)，廣東、廣西、福建及云南的少量地區(qū)也有種植[1，2]。檳榔含有多種人體所需的營(yíng)養(yǎng)元素和有益物質(zhì)，居四大南藥之首，有十分重要的醫(yī)用價(jià)值和觀賞價(jià)值[2，3]。檳榔廣受人們喜愛(ài)，又當(dāng)食品又當(dāng)藥，很多人有嚼食檳榔習(xí)慣，并將檳榔當(dāng)做提神醒腦、御寒消積的一味良方。此外檳榔也是很多地區(qū)人們見面時(shí)彼此禮讓的一份情誼，以及婚禮節(jié)慶之日酒桌必備的開胃把戲和隨手禮。

檳榔作為我國(guó)熱帶亞熱帶地區(qū)僅次于橡膠的第二大產(chǎn)業(yè)[2]，生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)廣受關(guān)注。近幾十年來(lái)，中國(guó)乃至世界的檳榔種植面積和產(chǎn)量都呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，其中海南作為國(guó)內(nèi)檳榔的主要種植地以及產(chǎn)區(qū)，種植及加工檳榔所獲收益已經(jīng)成為海南島民重要的收入來(lái)源之一。當(dāng)今社會(huì)保健產(chǎn)品廣受關(guān)注，而檳榔的保健功能又得到普遍認(rèn)可，因此檳榔產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景也必將越來(lái)越好[4]。然而海南雖然是國(guó)內(nèi)檳榔的最大種植地和產(chǎn)區(qū)，在檳榔采摘方式以及機(jī)械的發(fā)展上卻十分緩慢，此時(shí)如何在發(fā)揮海南的土地、氣候優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上提高采摘收獲技術(shù)，既能提高檳榔產(chǎn)量的獲取，又能大幅度解放農(nóng)戶雙手、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，是一直以來(lái)人們不斷探索并想要實(shí)現(xiàn)突破的話題，也是國(guó)家檳榔產(chǎn)業(yè)所追求的目標(biāo)。

1 檳榔采摘機(jī)械的發(fā)展歷程

印度每年的檳榔產(chǎn)量達(dá)到了世界總產(chǎn)量的一半，成為了世界上檳榔種植面積以及產(chǎn)量均排第一的國(guó)家[5]。檳榔的主產(chǎn)國(guó)其次是印度尼西亞，還有中國(guó)、緬甸、泰國(guó)越南等國(guó)家。在檳榔的這些主要種植、生產(chǎn)國(guó)家中，無(wú)論是國(guó)外還是我們國(guó)內(nèi)，在檳榔采摘方式以及采摘機(jī)械方面發(fā)展都比較緩慢，發(fā)展歷程也大致相同，主要經(jīng)歷了人工攀爬采摘、利用長(zhǎng)桿采摘以及目前正在研究的機(jī)器采摘三個(gè)階段，對(duì)此我們一定要認(rèn)真分析之前采摘機(jī)械的利弊，并且將機(jī)械化、自動(dòng)化積極發(fā)揮到現(xiàn)階段的機(jī)器采摘之中，從而不斷完善并提高我國(guó)的檳榔采摘水平。

1.1 攀爬采摘

最原始的檳榔采摘方法是人工攀爬采摘，即人們通過(guò)爬到檳榔樹頂端的果實(shí)生長(zhǎng)部位，直接用小刀砍斷檳榔果穗的連接枝椏隨后摘下整株檳榔果。可因?yàn)闄壚茦湟话愀哌_(dá)10～15米，并且樹干纖細(xì)，攀爬難度巨大，危險(xiǎn)強(qiáng)度高，對(duì)于摘果人員身體素質(zhì)要求較高，四肢靈活且有力，能夠爬到檳榔樹頂端并順利滑下，對(duì)于摘果人員體力消耗較大，長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)容易出現(xiàn)高空墜落的危險(xiǎn)。此外摘果人員爬到檳榔樹頂端使用小刀割斷果實(shí)枝椏時(shí)，需要依靠單手和雙腿夾緊身體防止下滑，單手完成操作，對(duì)摘果人員技能熟練度要求較高，同時(shí)在砍斷檳榔果穗之后一般是將檳榔果從樹頂扔下再進(jìn)行收集，容易對(duì)果實(shí)的完好性造成破壞，且容易砸傷樹下的人員，有的摘果人員會(huì)隨身攜帶布袋攀爬檳榔樹，將砍斷的檳榔果穗放入布袋之中，這樣子可以解決直接將檳榔扔到樹下導(dǎo)致的危險(xiǎn)以及損壞，可是在割斷枝椏的同時(shí)需要抓住檳榔果穗以防掉落，降低了摘果人員身體的可操控性，增大了作業(yè)危險(xiǎn)。

1.2 長(zhǎng)桿采摘

經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間的發(fā)展，人們減少了攀爬采摘這種最原始收獲方式的使用，取而代之的是通過(guò)前端設(shè)有彎鉤的長(zhǎng)桿對(duì)檳榔進(jìn)行鉤取，可因?yàn)殚L(zhǎng)桿的長(zhǎng)度需滿足檳榔樹的高度，要求達(dá)到10多米，材料不易選取，農(nóng)戶操作時(shí)也不易控制長(zhǎng)桿，使得彎鉤不能精確有效砍下果實(shí)，效率低下。人們?yōu)榱私鉀Q長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度問(wèn)題，普遍采用頂端裝有鐮刀的金屬伸縮桿采摘，由于檳榔樹較高，金屬伸縮桿較長(zhǎng)難以拿穩(wěn)，常常岀現(xiàn)觸碰電線導(dǎo)致燒傷或死亡，檳榔主產(chǎn)區(qū)每年均有因采摘檳榔而被電死的情況，國(guó)內(nèi)以瓊海市因采摘檳榔被電死的案例最多。

同時(shí)為了能夠更加精確砍斷檳榔枝椏，人們開始采用一種檳榔剪切器，相比較于之前的伸縮長(zhǎng)桿，此檳榔采摘機(jī)械利用剪刀的原理，在手持部位加上控制裝置，而切割裝置也由小刀、鐮刀換成剪刀，通過(guò)控制剪刀開合而剪切檳榔果穗，目前這種采摘裝置被采用得較多。

但是這種檳榔采摘方法仍然沒(méi)有解決人們站在樹下用長(zhǎng)工具鉤取檳榔這種方式普遍存在的問(wèn)題，即一方面人們普遍是等檳榔果從樹頂?shù)袈涞降孛嫔显龠M(jìn)行收集，檳榔經(jīng)過(guò)十多米的跌落，果實(shí)容易損壞；另一方面有時(shí)人們?yōu)闇p輕檳榔果從高空落下?lián)p傷導(dǎo)致品質(zhì)下降這個(gè)問(wèn)題，常常由另外兩個(gè)人在下面接墜落的檳榔，不僅浪費(fèi)勞動(dòng)力，還有被砸傷的危險(xiǎn)。

針對(duì)傳統(tǒng)長(zhǎng)桿采摘方法普遍存在的問(wèn)題：檳榔果穗被切割以后會(huì)快速自由降落到土地面，不僅污染損壞檳榔果，也容易砸傷樹下的果農(nóng)或行人。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所的李杰等[6]研發(fā)出了一種檳榔采集設(shè)備，裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要包括桿部、手持部、剪切部以及用于控制剪切部開閉的控制機(jī)構(gòu)和用于收集掉落檳榔的收料部，收料部還連接有收料箱。與之前的檳榔剪切器相比，最大的創(chuàng)新點(diǎn)就是加入了用于收集剪切下檳榔的收集裝置，有效避免了檳榔果穗從樹下掉落而傷果傷人的現(xiàn)象發(fā)生，這種檳榔采集設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。但這種采摘機(jī)械依舊離不開人工對(duì)長(zhǎng)桿的操作，實(shí)現(xiàn)采摘作業(yè)時(shí)不僅需要采摘人員付出大量的人力時(shí)間，同時(shí)要求采摘人員技術(shù)熟練、強(qiáng)勁有力，并不能實(shí)現(xiàn)解放勞動(dòng)力的目的，操作繁瑣、費(fèi)工費(fèi)時(shí)。

1.3 機(jī)器采摘

由于社會(huì)不斷發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化已經(jīng)是人們必須追求的目標(biāo)。檳榔機(jī)器采摘不僅能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減弱采摘檳榔時(shí)的安全隱患，同時(shí)也能避免檳榔果穗從空中墜落，減小檳榔的損傷，提高檳榔質(zhì)量，我國(guó)的檳榔采摘事業(yè)也在逐步往這個(gè)方向靠攏。目前已有中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所的劉書偉等[7]研發(fā)的一種檳榔采摘機(jī)，裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包括電動(dòng)爬樹機(jī)、采收盤、電動(dòng)采摘刀、控制箱和遙控器，采摘人員負(fù)責(zé)操控遙控器，控制器接受遙控器信號(hào)控制采摘機(jī)上升、下降和切割，操作時(shí)候把檳榔采摘機(jī)卡在檳榔樹干上，遙控采摘機(jī)爬樹至檳榔果枝處，切斷檳榔果枝后其自動(dòng)落入采收盤內(nèi)。

類似通過(guò)遙控器控制采摘機(jī)以及攀爬機(jī)采摘檳榔，同時(shí)通過(guò)收集裝置收集好剪下的檳榔果穗的裝置還有尚盼盼[8]申請(qǐng)的一種中藥檳榔采摘機(jī)器人，裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，包括主體裝置、動(dòng)力采摘裝置和控制裝置，這種檳榔采摘機(jī)器的采摘裝置對(duì)檳榔進(jìn)行收割轉(zhuǎn)動(dòng)刀片和固定刀片的配合形成三角形的缺口，可以更加穩(wěn)定的進(jìn)行裁剪。

使用采摘機(jī)采收檳榔，能夠極大地解放農(nóng)戶雙手，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低檳榔采摘的危險(xiǎn)以及損壞。但是目前這些檳榔采摘機(jī)器都還處于研發(fā)階段，同時(shí)由于當(dāng)今社會(huì)對(duì)檳榔采摘機(jī)械化的普及率低，缺乏相關(guān)技術(shù)人員研究以及指導(dǎo)，加之檳榔采摘機(jī)價(jià)格偏高，極大限制了檳榔種植農(nóng)戶去體驗(yàn)、接受并使用檳榔采摘機(jī)器，也阻礙了我國(guó)檳榔采摘機(jī)械的推廣。

2 檳榔采摘機(jī)械展望

檳榔采摘實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化必定是一個(gè)需要不斷追求的話題。近年來(lái)國(guó)內(nèi)眾多研究所以及高校積極投入農(nóng)業(yè)采摘機(jī)械智能化的研究，經(jīng)過(guò)大家的共同努力，在機(jī)器采摘這一農(nóng)業(yè)機(jī)械方面也取得了一定的研發(fā)成果，但還在經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，如果要運(yùn)用于實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還需要更多的實(shí)驗(yàn)以及時(shí)間[9]。特別由于檳榔種植生產(chǎn)區(qū)域的限制性，目前對(duì)于檳榔果樹采摘機(jī)械的研究十分匱乏，導(dǎo)致檳榔采摘機(jī)械發(fā)展十分緩慢。所以在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，需要更多的研究人員與學(xué)子投入到檳榔采摘機(jī)械的研究之中。

同時(shí)在研究過(guò)程中一定要滿足這三個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

2.1 多功能化

即該機(jī)械不僅要具有高效采摘檳榔的功能，還能兼?zhèn)湓诜N植培育收獲等一系列過(guò)程中需要的其他各種機(jī)器的多種作業(yè)功能，而達(dá)到效益最大化。

2.2 人性化

機(jī)器的操作者是農(nóng)民，不是具有機(jī)電知識(shí)的工程師，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠，使用方法簡(jiǎn)單，維修維護(hù)方便，可靠性高，通用性好，同時(shí)一定要價(jià)格合理，便于推廣普及，果農(nóng)買得起，也用得起。

2.3 自動(dòng)化和智能化

當(dāng)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步，同時(shí)被普遍應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化水平必須被努力提高，使得檳榔采摘機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)圖像識(shí)別規(guī)劃采摘機(jī)行走軌跡，識(shí)別果實(shí)的成熟度等，有效采摘最優(yōu)質(zhì)的果實(shí)。在檳榔采摘機(jī)械研究人員的共同努力之下，我國(guó)一定能夠慢慢實(shí)現(xiàn)檳榔采摘機(jī)械自動(dòng)化，解放農(nóng)戶雙手，提高果實(shí)收獲率以及勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少事故發(fā)生率、提高安全性，并且發(fā)展越來(lái)越好。

3 結(jié)論

檳榔樹的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)源于采摘收獲檳榔果，然后進(jìn)行研究生產(chǎn)制作銷售。檳榔產(chǎn)業(yè)要想能夠規(guī)模性不斷擴(kuò)大，離不開適合有用同時(shí)高級(jí)的檳榔采摘機(jī)械。對(duì)于目前我國(guó)檳榔采摘主要還是依靠人工配合簡(jiǎn)單機(jī)械作業(yè)來(lái)完成的現(xiàn)象，急需解決方案。同時(shí)隨時(shí)掌握檳榔采摘機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，不斷總結(jié)檳榔采摘機(jī)械發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題以及有用的經(jīng)驗(yàn)，研究最適用于我國(guó)檳榔產(chǎn)業(yè)的采摘機(jī)械，極大地關(guān)系到我國(guó)果樹業(yè)發(fā)展的機(jī)械化以及經(jīng)濟(jì)水平[10]。總之我國(guó)檳榔產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)步伐是很緩慢的，我們必須在前進(jìn)的道路上不斷整合整個(gè)產(chǎn)業(yè)的體系，形成一個(gè)強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈。相信新一代的檳榔機(jī)械不斷改進(jìn)，同時(shí)積極推廣先進(jìn)技術(shù)，相關(guān)制度不斷完善，我國(guó)的檳榔產(chǎn)業(yè)一定會(huì)有一個(gè)美好的明天。

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