“基于树干激振的多点夹持式林果采收装置设计”文献综述

摘要：林果采收是林果生产中的关键环节,其中主干夹持振动式是一种较为常见的采收方式。但当前主干夹持振动式的采收装置存在夹持点过少，夹持面积较少，夹持方向单一化，不够牢固的问题，容易挫伤树皮和滑脱，因此，需要设计一款多夹持点、夹持面积大、多方向夹持的林果采收装置。本文综述了国内外林果采收机理论及应用方面的研究现状，介绍了当前基于振动机理的林果采收机的发展现状，分析了我国林果采收机研究存在的问题以及发展趋势，为今后开展多点夹持式林果采收装置设计奠定了基础。

关键词：夹持；林果采收；多点

Literature Review of 'Design of Multi-point Clamping Forest Fruit Harvesting Device Based on Tree Trunk Vibration'

Abstract: The harvesting of fruit and fruit is the key link in the production of forest fruit. The main part of the vibrating type is a relatively common harvesting method. However, the current main body clamping vibrating collecting device has a problem that the clamping point is too small, the clamping area is small, the clamping direction is singular, and it is not strong enough, and the bark and slippage are easily contused. Therefore, it is necessary to design a multi-clip. A fruit harvesting device with a holding point, a large clamping area, and a multi-directional clamping. This paper reviews the research status of forest fruit harvesting machine theory and application at home and abroad, introduces the current development status of forest fruit harvesting machine based on vibration mechanism, and analyzes the problems and development trends of forest fruit harvesting machine research in China. It laid the foundation for the design of multi-point clamping forest fruit harvesting device in the future.

Key words: clamping; fruit harvesting; multiple points

1研究背景、目的及意义

我国是世界主要林果生产国，林果总种植面积和产量均占世界第一，已成为种植业中位列粮食、蔬菜之后的第三大产业，在2010年全国林果产量就达1.2times;104t。截至2017年底，林果总产量已超过3times;104t。林果业已成为农林发展的重要产业，成为农民致富增收的重要渠道，越来越受到政府部门的重视。林果采收作业是林果生产的关键环节，传统人工采收作业劳动强度大、耗费时间多^[1-3]。目前国外一般都用机械振动的方法采收林果，效率高、成本低，适合大面积、规模化果品生产^[4]，而我国林果采收作业基本都靠人工，生产效率要低很多，随着劳动力价格的不断上涨，使得林果的利润逐年减少^[5]。因此，林果采收已成为制约我国林果业发展的瓶颈，研究基于振动机理的采收机械，对提高我国林果采收机械化水平具有十分重要意义。

基于振动机理的采收机工作过程是在不损伤果树前提下，将激振力施加在果树上引起树体以一定频率和振幅振动，从而使果枝上的果实以某种形式的振动而加速运动，产生惯性力，当果实获得的惯性力大于果实与果枝的结合力时，果实就会从树枝上分离脱落。达到采收目的。国内外现有的振动采收主要分为机械式振动采收和气力式振动采收，其中机械式振动采收机研究较为广泛^[6]。这其中又分为主干夹持振动式、主干撞击式、树枝振动式和树冠振动式四种。总体来说，主干夹持振动式是比较常见的，应用范围广，效率高。当前主干夹持振动式的采收装置多为两点夹持或三点夹持，夹持点过少，夹持面积较少，夹持方向单一化，在夹持板带动树体作切向运动时容易挫伤树皮。因此，需要设计一款多点夹持式林果采收装置，该装置的工作部件能在多个方向包裹住树干，从而解决损伤树皮的问题。

2国外研究现状

气力式振动：气力式振动有气吹式和气吸式两种，主要适于收获柑橘^[7-8]、沙棘及黑加仑等林果。气吹式收获是通过大功率风机吹出高速气流作用于果树树冠，由导向装置的频率改变气流的方向，当摇曳力大于脱落力时，果实与果柄分离，从而使果实脱落^[9]。气吸式是利用负压将果实吸入采果装置，果实被负压产生气流脱拽下后经采吸口、吸风道进入沉降室，落到输送带上， 树叶等轻小杂物经风机吹送由出风口排除。Whitney J D和Wheaton T A通过气力式振动采收机对喷洒落果剂的Valencia柑橘进行5个收获季节的试验，结果表明: 该方法采收率很低，且气力式振动采收机相对于人工采摘柑橘减产16%。Hutton和Lill使用自制的气力式振动收获机和落果剂进行5个收获季节的试验，当柑橘与枝干的连接力小于19.6 N时，采收率超过80%。Coppoc和Donhaiser研制了一种锥形扫描式风机^[6]( Conical Scan Air Shaker)收获柑橘， 如图1所示.