果實(shí)機(jī)械化采摘的意義重大，未來果園的機(jī)械采摘將成為主要方式; 國內(nèi)外果園機(jī)械式采摘發(fā)展歷程還在起步階段; 我國是世界第一大水果生產(chǎn)國和世界第一大水果消費(fèi)國，2014 年我國水果總產(chǎn)量已超過12000萬t，約占全球產(chǎn)量的24%。水果種植業(yè)的迅速發(fā)展提升了果園機(jī)械的市場需求。
采摘作業(yè)所用勞動力占整個生產(chǎn)過程所用勞動力的33%～50%，采摘作業(yè)比較復(fù)雜，季節(jié)性很強(qiáng)，若使用人工采摘，不僅效率低、勞動量大，而且容易造成果實(shí)的損傷。使用采摘機(jī)械不僅提高采摘效率，而且降低了損傷率，節(jié)省了人工成本，提高了果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，提高采摘作業(yè)機(jī)械化程度有重要的意義。隨著農(nóng)業(yè)從業(yè)者的減少及老齡化趨勢不斷加大，采摘機(jī)械的開發(fā)利用具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場前景。
國外果園采摘機(jī)械現(xiàn)狀
機(jī)械式采摘20 世紀(jì)40 年代初法國率先研制出人工操作的簡易采摘器，40年代中期美國開始研究振搖式采摘機(jī)械，用來采摘胡桃和杏等水果; 到50年代中期，利用振搖果樹方式收獲水果的采摘機(jī)械在歐美國家得到了發(fā)展和普遍應(yīng)用，出現(xiàn)了拖拉機(jī)驅(qū)動的振搖采摘機(jī)。20世紀(jì)60年代，振搖采摘機(jī)械的結(jié)構(gòu)由單一的定沖程推搖機(jī)發(fā)展到慣性式振搖機(jī)、氣力振搖機(jī)和使用動力驅(qū)動橡膠棒沖撞果枝振落果實(shí)的撞擊式等多種類型的果園采摘機(jī)械; 60年代中期，美國研究出液壓升降平臺車，配合采摘工具使用，使得采摘效率大大提高; 從60年代后期開始，歐美一些國家將水果采摘機(jī)械與果樹的培育和修剪結(jié)合起來研究，如修整樹形使其適合機(jī)械化作業(yè); 70年代出現(xiàn)了各種動力切割式采摘機(jī)械，例如油鋸、氣動剪。
日本在20紀(jì)90年代初著手研究陡坡地果園的機(jī)械化。四國農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場研制的采用樞軸式擺動懸掛機(jī)構(gòu)作為行走部分的自走式采摘車，使用電視攝像機(jī)和無線電控制組合。該采摘車的輪距寬，重心低，故爬坡能力強(qiáng);采用就地車輪正反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，故回轉(zhuǎn)能力好; 采用樞軸懸掛機(jī)構(gòu)，因而使機(jī)體擺動小、行走穩(wěn)定，適合在坡度15°～ 30°的地區(qū)使用。
國內(nèi)果園采摘機(jī)械現(xiàn)狀
我國從20世紀(jì)70年代開始研究果園采摘機(jī)械，先后研制出與手扶拖拉機(jī)配套的機(jī)械振動式山楂采果機(jī)、氣囊式采果器和手持電動采果器。20世紀(jì)80年代后，開始研究和制造切割型采摘器，果園采摘也從人工使用剪刀采摘發(fā)展到使用機(jī)械裝置采摘。如人工剪枝采摘器，它夾口上方有切刀，下方有夾鉗可以將果柄先鉗住后剪斷;電機(jī)式采摘器利用果柄引導(dǎo)突片將果柄引向切刀，再用微型電機(jī)帶動的切刀作往復(fù)運(yùn)動把果柄切斷;還有一種振搖式采摘器，用撥叉伸入果枝用電機(jī)擺動撥叉而振落果實(shí)。我國還曾經(jīng)研制出吹氣式采摘機(jī)，由于其風(fēng)機(jī)功率要求大，氣流容易損傷果枝果實(shí)，雖然分選效果較好，但是采摘效果不佳，使其很快就被市場淘汰。
20 世紀(jì)90年代開始，市場的因素帶動了果樹種植的熱潮，眾多中小種植戶的需求帶動了簡易采摘器的市場。其后氣動剪枝機(jī)、輔助升降平臺等機(jī)具相繼進(jìn)入了市場。
2015年，運(yùn)想重工研發(fā)了用于采摘水果的高空作業(yè)果園機(jī)，上升高度可達(dá)7m~15m。改果園機(jī)有直臂式、曲臂式兩種臂架形式。輪胎有履帶式、輪胎式兩種選擇。這是一種集采摘、修剪、噴藥、運(yùn)輸、動力發(fā)電等功能的自走式作業(yè)機(jī)。該作業(yè)機(jī)的研制成功標(biāo)志著我國果園單一的采摘機(jī)械進(jìn)入到了多功能作業(yè)機(jī)械時(shí)代，示意圖所示。
我國南方果園大部分處于丘陵山區(qū)地帶，受限于坡地地形，合適的采摘機(jī)械很少，機(jī)械化作業(yè)基本處于空白，而且在費(fèi)工以及作業(yè)危險(xiǎn)性方面的問題比平地采摘機(jī)械更突出。為了在坡地果園上實(shí)施機(jī)械化省工經(jīng)營，改良發(fā)展了適合坡地作業(yè)特性的農(nóng)機(jī)具，運(yùn)想研制成功的這一種自走式牽引振動采果機(jī)未來將震撼果園采摘事業(yè)。
在機(jī)器人采摘研究方面，我國才剛剛起步。2006年出臺的“十一五”國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃( 863 計(jì)劃)，提出了高技術(shù)項(xiàng)目《果樹采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究》。近年來國內(nèi)許多高校如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、東北林業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、江蘇大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)等高校積極投入農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究，通過跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)，在機(jī)器人采摘領(lǐng)域內(nèi)也取得了初步的成果，但是都處于實(shí)驗(yàn)階段，投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際仍需時(shí)日。
制約因素
1)長期以來果樹生產(chǎn)存在著采摘、修枝、植保、施肥等4大難題，雖然近些年我國采摘機(jī)械得到迅速發(fā)展，在機(jī)械產(chǎn)品方面有采摘器、動力剪枝采摘工具、多功能果園作業(yè)機(jī)械等;但總的來說，國內(nèi)果園作業(yè)機(jī)械，大多功能單一，只能做果園土壤管理和果園植保作業(yè)，不能解決果園生產(chǎn)以上4 大難題。各種水果之間的差異、種植區(qū)域的地理?xiàng)l件的不同，果實(shí)品種的變換，會對采摘機(jī)械提出不同的要求。
2)果園生產(chǎn)方式落后，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝之間不協(xié)調(diào)。我國主要是分散栽培，分戶管理，真正集中成片統(tǒng)一管理的大型現(xiàn)代化果園很少。這種小農(nóng)經(jīng)濟(jì)式的種植方式，由于生產(chǎn)規(guī)模小和農(nóng)民技術(shù)素質(zhì)偏低等原因，使果園的生產(chǎn)管理停留在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式的基礎(chǔ)上，規(guī)范、科學(xué)的生產(chǎn)管理方法難以實(shí)施，果園機(jī)械化程度普遍偏低。
3)農(nóng)業(yè)勞動力大量向社會其他產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致農(nóng)機(jī)技術(shù)人員缺乏，而且隨著人口的老齡化，使得果業(yè)生產(chǎn)成本不斷提高，降低了果農(nóng)的種植積極性。
4 果園采摘機(jī)械的發(fā)展趨勢
1)多功能化。即該機(jī)械不僅具有采摘果實(shí)的功能，還兼具其他作業(yè)功能，如中耕、施肥、剪枝、植保等，以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，減少購機(jī)投入。
2)操作簡便、可靠性高。機(jī)器的操作者是農(nóng)民，不是具有機(jī)電知識的工程師，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠，使用方法簡單，維修維護(hù)方便。
3) 通用性好。在各種不同的條件下: 不同地形如平地、山地，不同的作業(yè)地表如沙質(zhì)土、泥濘地帶，不同的作業(yè)對象如水果、堅(jiān)果，不同的品種如柑橘、蘋果、梨、柚等情形下，均能適用。
4)自動化和智能化。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，機(jī)械化、自動化、智能化水平將進(jìn)一步提高。例如，日本研制的自走式采摘車，在20°以上的陡坡地使用電視攝像機(jī)和無線電遙控組合控制方式，實(shí)現(xiàn)無人駕駛操作。
果實(shí)的采摘是一個季節(jié)性較強(qiáng)和勞動密集型的工作，由于人口老齡化和農(nóng)村勞動力越來越少，在單調(diào)、繁重、危險(xiǎn)的果實(shí)采摘作業(yè)上急需高效、通用、低成本的采摘技術(shù)，機(jī)械式采摘方式相比機(jī)器人采摘更有優(yōu)勢。因此，研究開發(fā)以多功能作業(yè)機(jī)械為代表的新一代果園采摘機(jī)械，對果業(yè)的發(fā)展更有現(xiàn)實(shí)意義。
聯(lián)系客服
