枸杞机械采摘技术研究现状及发展趋势

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1、枸杞机械采摘技术研究现状及发展趋势    枸杞属于茄科枸杞属多分支灌木植物，是名贵的药材与滋补品，也是我国“食药同源”的功能型特产资源。随着人们健康观念的不断更新，对枸杞的需求不断增多，其种植面积也随之增加。枸杞生长具有“无序花序、连续花果”的特点，即开花、结果、成熟同时进行，采收工作的难度较大。人工采摘枸杞的效率仅为3-5kg/h，而费用高达2000元/667m2．约占生产成本的50%以上。因此，研制适合我国国情的枸杞采摘机对促进枸杞产业发展具有重大意义。    1  我国主要的枸杞采摘机机型我国的枸杞种植多属密植型，种植密度为330棵/667

2、m2．行距和株距相对较小，行距一般为1.0~1.5m：藤枝错综复杂，不适于大型采摘机械进地作业。我国的枸杞采摘机械研究始于21世纪初，主要以内蒙古、宁夏、新疆等主要枸杞种植区为研究地。当前我国的枸杞采摘机以中小型手持式为主，具有结构简单、体积小、质量轻、便于携带、工作效率较低等特点。1.1  机械振动式枸杞采摘机    机械振动式枸杞采摘机是国内市场上的主要机型，以宁夏4ZGB-30型便携式枸杞采摘机、内蒙古枸杞采摘机为主要代表。    机械振动式枸杞采摘机主要由电动机、高频发生器、偏心轮、连杆、抓枝器等组成（见图1）。其工作原理是：借助高频发生

3、器和电动机使枸杞树枝发生振动，从而将枸杞果实振动摇落。其工作过程为：将枸杞树枝放入抓枝器中，打开电源，由高频发生器产生高频电流：电动机带动偏心轮高速转动，再通过连杆带动抓枝器做高频摆动，使枸杞果实被摇落。    机械振动式枸杞采摘机的采摘效率达10-30kwh，是人工采收的5-10倍；采净率在90%以上，果实破损率在10%以下，可节约采摘成本1600元/667m2。此种采摘机械的缺点是：机械振动容易引起手腕疲劳，使操作者的持续工作能力大大降低；振动范围广，会引起其他枝条振动，并造成果实采收损失：同时会造成错误采摘，即将不同成熟期的果实在同一时间内

4、采摘下来。    1.2机械梳刷式枸杞采摘机  机械梳刷式枸杞采摘机目前还处于研发阶段，市场上没有成型产品。    此类采摘机主要由电源、电动机、齿轮箱、梳刷工作头等组成（见图2）。其工作原理是：利用成熟果实与未成熟果实的果柄力差异较大的特点，使梳齿梳刷力介于二者之间，通过梳刷工作头与树枝的逆向运动，由梳齿将成熟的果实摘下。    采摘机的工作过程为：打开电源，将枸杞树枝夹入两逆向旋转的梳刷工作头：电动机提供的动力经齿轮箱传动至梳刷工作头，使其产生逆向旋转；当枸杞枝条通过两梳刷工作头时，工作头与其产生相对运动，由梳齿将枸杞果实摘下。    此类采

5、摘机的采摘效率高于振动式采摘机。由于梳齿采用质软的鬃毛材料，所以果实破损率和误摘果实率均较低。其缺点是：对枸杞种植的农艺要求较高，要求果实大小一致性好、果树枝长且枝条分岔少。    2枸杞机械化采摘技术的发展方向    随着新材料、电子技术、自动控制理论在农业科技中的应用，新型枸杞采摘机械及采摘技术将不断涌现。与其他农业机械一样，枸杞采摘机械将具有新的时代特点，朝着电气化、智能化的方向发展。    2.1  仿生枸杞采摘机械手仿生机械是模仿生物的形态、结构、控制原理设计制造的功能更加集中、效率更高的具有生物特征的机械。仿生枸杞采摘机械手模拟人工采

6、摘枸杞的动作，对枸杞进行有选择性地采摘。其研制建立在对人工采收过程的高度研究基础上，能够大幅提高枸杞的采摘效率和采净率，并大大降低枸杞的破损率。目前仿生枸杞采摘机在我国处于初步理论探讨阶段。2.2智能化枸杞采摘机    智能化枸杞采摘机采用计算机智能视觉系统，根据果实颜色确定其成熟度，再由计算机控制系统决定是否采摘及采摘部位。其组成包括单片机控制系统、计算机处理决策系统、视觉系统、伺服系统、执行部件等。    这种智能采摘机械可以实现精确的“标靶”采摘和最佳采摘期采摘，确保果实品质优良。除此之外，此种采摘机还具有自我故障诊断功能和采摘指标对比校正

7、功能。    3结语    目前，我国的枸杞采摘机械尚处于研究的初级阶段，研究理论与技术相对不成熟，存在的问题也比较多。为满足日益增长的枸杞消费需求，我国不断扩大枸杞的种植规模，其采摘问题也日渐凸显。在此情况下，应立足于未来，研制出适合我国枸杞种植特色的采摘机械。程敬春，郭  辉，韩长杰，杨宛章+(新疆农业大学机械交通学院，乌鲁木齐830052)第3期总第213期    农业科技与装备2012年3月    Agricultural