自動收棗裝置的推廣與應用

馬秉政 宋巖 陳天慶 侯浩南

摘? 要：為了進一步改進紅棗采摘機的機械效率，針對人工采收效率較低，設計了一款效率高、結構簡單、使用方便、造價低廉且具有良好推廣應用價值的收棗裝置，在一定程度上提高了紅棗的摘采效率，減少人工使用成本。

關鍵詞：大棗;裝置;推廣

中圖分類號：TH122 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）09-0045-02

Abstract： In order to further improve the mechanical efficiency of jujube picking machine， a jujube harvesting device with high efficiency， simple structure， convenient use， low cost and good popularization and application value was designed for manual harvesting efficiency. To a certain extent， the picking efficiency of jujube was improved and the cost of manual use was reduced.

Keywords： jujube; device; popularization

當今，我國的農業機械化方面已經邁入機械化、智能化時代。我國農業機械化行業的規模越來越大，種類也越來越齊全，但在小規模種植特別是采摘過程中面臨著更大的困難和挑戰。紅棗的主要產區在我國黃河流域的山東、河北、河南、山西、陜西五省，2015年，紅棗種植區域增加到22個省區市，紅棗采摘工作量巨大，需要借助機器人手段進一步提高效率和保證質量。因此，農業科學家針對當前紅棗摘采機器人進行了優化改造，提高紅棗的摘采效率。為進一步設計和改進當今摘采機器人，設計了一款新型的轉齒梳刷式收棗裝置，并對紅棗摘采機器人的現狀和不足進行了分析。

1 紅棗采摘研究現狀

紅棗這一紅色產品，已越來越受世人青睞，我國西北農業地區，大量種植紅棗經濟作物，供人們鮮食或加工成干果， 目前僅我國新疆地區種植面積已達600萬畝，全國約2000萬畝，且種植面積今后將有增無減。我國果農收獲紅棗主要依靠人工手摘、借助云梯或直接用竹竿（木棍）敲下來，這幾種人工采摘的方式，缺點很明顯，費時、費工、費力。一方面，人工手摘容易劃傷身體，竹竿敲擊落到地面上的棗又會因為受到撞擊，果肉受到損傷，容易腐爛，而且落在地面上，也不衛生。另一方面，人工采摘的效率低，且近年來人工成本逐年增加。因此，設計一臺效率高、結構簡單、使用方便、造價低廉的收棗裝置尤為重要。

現有的技術中，新疆農墾科學院機械裝備研究了4YS-24型紅棗收獲機的設計，主要依據機械振動的果實脫落的原理，即由機械手（震動頭）抓住樹干，通過震動，搖落果實。其振動由偏心機構產生，傳動方式為液壓傳動。塔里木大學機械電氣化工程學院研究了氣吸式紅棗收獲機，該機主要由吸管、風機、三通管道、分選管道、收集框、機架、集雜袋等組成。但是4YS-24價格昂貴，在推廣上具有很大的難度，氣吸紅棗收獲機在理論上能對紅棗進行很好的收集清選，但需要人工操作，步驟繁雜，自動化程度較低。張合安設計的一種雙向摘棗器，雖然避免了人工采摘時被劃傷的風險，但依舊主要依靠人工操作，沒能降低人工成本，采摘效率提高的程度相對較小。

根據目前現狀，紅棗摘采機仍存有一定的缺陷，使得紅棗摘采機摘采技術停留于目前現狀。

國外設備比較成熟，但價格相對較昂貴，而且紅棗采摘周期不長，制約了紅棗摘采機器人的工作時間，因此機器設備的利用率相對較低，并且紅棗摘采機器人主要是針對廣大農民，因此，需要較高的可操作性以及安全可靠性，才能更好的為果農使用。在紅棗摘采機器人的推廣過程中，只有當使用機器人的成本低于果農人工成本時，果農才可能會選用機器人進行工作，因此，成本太高也成為制約紅棗摘采機器人發展的關鍵性因素。

為此，針對現有收棗裝置存在的缺陷，設計一款新型收棗裝置，將人類從繁瑣的勞務中解放出來，提高工作效率已經成為市場的需求。

2 轉齒梳刷式收棗裝置工作原理

本裝置是毛刷式收棗裝置，裝置底部為背架，背架上套有背帶，背架底部有兩個普通輪子和一個萬向輪。因此，本裝置既可由人工背著進行作業，也可在地面上滑行進行作業，使得裝置可適應各種復雜的地形。在裝置滑行作業時，使用者既可以通過萬向輪調整方向，又可以實現隨時剎車。轉盤和轉軸能夠實現上方裝置方向的任意調節。使用者可以通過調節扭動開關方便、舒適地調節拉桿長度，并在萬向軸的上面加螺絲可以手握桿可以拆卸，并在收集裝置下加收集管，從而滿足更多的實際需求，體現了人性化的設計理念。本裝置采用電動機為動力來源，利用齒輪嚙合將電極的轉動傳遞到中心旋轉軸的轉動，從而使得裝置運行。減速器通過齒數少的齒輪嚙合齒數多的大齒輪，從而達到減速的目的。當輪齒盤低速轉動時，相鄰兩組毛刷接觸到棗時，因棗的直徑小于轉齒盤的間距，不同轉軸上兩根相鄰的毛刷便會把棗刷落，并且可以使棗葉和細枝條通過此間距。此外，通過調節轉齒盤的組數本裝置可以根據紅棗的大小對紅棗進行分類。毛刷具有良好的韌性，且表面硬度相對金屬材料更低，對棗的表面損害較小。整個裝置通過蓄電池提供能量。

3 紅棗采摘推廣價值

棗樹在我國大面積經濟栽培主要在山東，河北，河南，山西，陜西五省的黃河流域，近年來安徽、甘肅、湖南、湖北發展很快。由于經濟的發展，特色農業的建立，棗樹種植成為現代農業發展的一條新的產業項目，棗樹產業已呈現出區域化布局、規模化發展、多種栽培模式盡顯其效的新格局。各地根據自己不同的情況確立了不同的棗樹種植面積，為農民增加了經濟收入。隨著棗樹種植面積的增加，其機械化作業在棗樹的栽培中的重要性逐漸顯現。可以預見到，再過幾年，新種植的果樹進入盛果期后，水果采收作業將會出現因勞動力短缺、采收不及時，而直接影響果品質量和造成大量損失的問題。

本產品可以成為棗農在大棗采收過程中的一大助力，減少人工工作部分，降低大棗收獲成本，提高工作效率，適應性廣。與現有其他大棗收獲機械相比，成本較低，操作簡單，便于維護，推廣使用價值很高。

目前我國對紅棗采摘機器人的研究還處于初級階段，而且采摘機器人的工作性能還需要進一步完善，隨著科學技術的快速發展，我國的紅棗摘采機器人的技術水平一定會更上一層樓，為我國的農業采摘機器人的發展提供更加廣闊的平臺。

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