万能水果采摘机械装置

1. 从智能化采摘到智能装箱，全自动水果采摘机器人有多牛

这种全自动水果采摘机器人真的是太厉害了，速度是非常快的，而且效率也是很高的，能够极大的减少劳动力。

2. “水果王国”面临新变局，云南将打造高原特色水果生产机械化样板

8月11日，2020iFresh亚洲果蔬产业博览会（云南站）暨第三届亚洲优质水果产业链（云南）峰会于昆明花之城豪生国际大酒店盛大开幕。

本届展会属于全国优质果蔬精品及先进技术展，囊括来自全国各地的应季优质果蔬及先进机械设备。牛油果、软籽石榴、阳光玫瑰、夏黑葡萄、蟠桃、百香果、人参果等众多优质果品亮相展会。在农业机械展区，多工位采摘平台、自走式履带割草机、自走式喷雾机、植保无人机悉数展出，引得不少观众驻足围观。现场气氛消伍火爆，120余家展商参展，数万名观众观展，30余位行业大咖演讲，活动包括主旨演讲、圆桌论坛、展览展品、产销对接、水果专场推介会，内容精彩纷呈，目不暇接。

本次活动由云南省商务厅指导，iFresh亚果会主办，中国果品流通协会、中国农业机械流通协会、云南省专家协会、云南省农业科学院、云南省林业和草原科学院、云南省农业机械行业协会支持，云南省民营企业家协会、云南省绿色（有机）食品产业协会、云南省园艺学会、上海蔬菜食用菌行业协会、南京国环有机产品认证中心、云南品牌企业促进会、云南金满田生物 科技 有限公司协办。

“水果王国”的诱惑和变局

云南地处低纬高原，立体气候多样，生态环境优越，物种资源富集，享有“植物王国”“动物王国”的美誉，更是高原特色水果之乡。充足的阳光，充沛的热量，清新的空气，无污染的水源，肥沃多样的土壤， 赋予了云南水果与生俱来的发展优势。

近年来，很多外地资本纷纷看好云南，进驻其中，对云南水果产业发展起到了积极的推动作用。2019年云南省水果种植面积首次突破1074万亩，产量达到1100余万吨，综合产值拿轿或452亿元。香蕉、柑橘、芒果、梨和苹果均位列全国前5名。

云南生态条件优越，近来投资热度有增无减，但想要分云南水果产业一杯羹可不容易，不仅要面对各种技术问题，也要注意各种陷阱。会上，花果飘香主创清扬和云南省农业科学院园艺作物研究所马钧研究员都表示，投资者战略上一定要量力而行，要到产区多考察调研，充分了解当地的产业发展情况再作考虑。

今年的新冠肺炎疫情也给云南果业带来了不小影响。本来生活网总经理刘有才认为，早在疫情前，中国水果已陷入丰年危机，2020年前所未有的丰年危机叠加疫情以及2020年多发的自然灾害等多种因素，农产品大规模滞销，供过于求的情况下，销量降低，高库存导致贮存成本增加和品质降低，气候减产导致品质雪上加霜，品质降低导致价格虚高跳水，销路不振，这些问题导致果园投入成本降低，果实品质进一步降低，形成恶性连锁反应。

疫情使传统销售模式遭遇挑战，但危机中孕育新的商机。2020年，新冠疫情的出现，催生了新的销售与购买方式，改变了整个生鲜行业的发展模式。国外果品进不来，大家都纷纷盯上国货，各地都出现了现象级的带货直播，县长、网络红人、生产者走进直播间在线销售，共克时艰，助力脱贫攻坚和乡村振兴。

疫情期间的果品销售也越加凸显出果品品质的重要性。品质才是产业发展的核心竞争力，重视果品内在品质的提升和营养价值的开发，提升果品质量管控能力，确保为消费者提供安全放心的产品才是企业立于不败之地的秘诀。到会多位专家表示，直播销售时优质果品不愁卖，低价果品卖不出，品控和分级的作用不断凸显。

当下，水果产业面临的痛点一方面是种植端和销售端产销对接不畅，另一方面是种植端的品控标准与收购端需求标准不符合，种植端标准薄弱或缺失。如何让收购端的品控标准来指导种植端的生产，实现产销协同，保证水果种植行业 健康 可持续的发展，是果业人共同努力的方向。

2020年中央一号文件也提到国家大力支持家庭农场、农民合作社建设产地分拣包装、冷藏保鲜、仓储运输、初加工等设施。未来在加强栽培管理、病虫害防控的基础上，应对果品进行精细采摘，防止刺伤、碰压伤，通过分类、分级、包装、统一粘贴品牌标志，尽快装运交售或冷藏。

破局——高原特色农产品机械化生产

云南省果园机械示范与流通中心在本次展会上正式成立。当前，农业生产过程中的流程颗粒度越分越细，以数据为驱动的生产组织管理模式得到了广泛的认可，农业生产的组织方式初步具备了工业化流程生产的特点。可以预见，这种生产模式帆判将会极大地解放人力，提升农业生产效率，并将深刻地影响农业产业的上、下游。

农业机械化和农机装备是转变农业发展方式、提高农村生产力的重要基础。未来一段时间内，农业农村部门将把推进农业机械化向全程全面高质高效转型升级列入重要议事日程。

农机购置补贴是农业农村部、财政部共同实施的重点支农政策之一。最新数据显示，截至7月31日，全国已实施中央财政农机购置补贴资金114.8亿元，实施进度达到67.5%，扶持121万农户补贴购置各类农机具141万台（套）。今年将茶叶色选机、茶叶输送机、茶叶压扁机、果树修剪机、食用菌料装瓶（袋）机、果园轨道运输机、秸秆收集机7个品目纳入全国农机购置补贴机具种类范围。之前的补贴品类中，已经有开沟施肥机械、喷雾机、修剪机械、埋藤机械、水果分级机、水果清洗机、水果打蜡机等。

《云南省人民政府关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的实施意见》要求，特色经济作物关键环节机械化生产体系初步建立，建立健全现代农机流通体系和售后服务网络，创新现代农机服务模式。针对特色经济作物，建立农机农艺融合的机械化农业生产技术规范，打造高原特色农产品优势区机械化生产样板。另外，年初4月份，根据今年中央1号文件要求，《农业农村部关于加快农产品仓储保鲜冷链设施建设的实施意见》已经出台，国家大力支持家庭农场、农民合作社建设产地分拣包装、冷藏保鲜、仓储运输、初加工等设施。

中国农业机械流通协会、云南省农业机械行业协会、iFresh亚果会共同发起成立的云南省果园机械示范与流通中心，旨在团结行业优质果园机械、装备、智能产品等企业，共同建设设施园艺作物机械化、智能化生产等数字农业示范与贸易基地，推进农机农艺、智能农机与智慧农业、云农场建设等融合发展，全方位赋能果业生产。

作者：苑同宝

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3. 高大果树水果采摘装置的意义

减少采摘的危险性。以辅助密集、高枝水果的采摘。可以降低劳动强度，提升采摘效率，减小采摘时高空作业的危险性，因此研究开发辅助人工水果采摘机械装置具有重要意义。水果采摘装置，属于水果采摘领域。水果采摘装置包括采摘单元、输送管及收集单元。采摘单元包括采摘杆及设置于采摘杆顶部的刀具。

4. 果园机械包含哪些

果树生产过程中使用的机具与装备。主要包括：果园动力、建园、栽植、耕作、施肥、中耕、灌溉、植保、防护自然灾害、整形修剪以及采收等作业的机具和装备。世界上一些工业发达国家，果树生产机械化发展迅速，美国在20世纪40年代，基本实现果树生产机械化，70年代以来，除果品采收和部分细致修剪，仍使用人工作业外，果园其他主要作业项目，都实现了机械化；在欧洲，一些国家的葡萄生产全过程，已实现机械化。

中国从20世纪50年代开始，果树生产中使用半机械化生产机具，60年代发展了半机械化的小型机动喷雾机；手扶拖拉机和中、小型轮式拖拉机应用于果树生产。同时，研制改进了中耕机、施肥机、开沟机等。70年代末，开始研制果树定植挖坑机，果园风送式喷雾机，果树行间动力割草机，修剪、采收用升降平台，液压修枝剪，震动式山楂采收机，静电喷雾机，葡萄园喷雾机，绿肥压青机，施肥开沟机，倒置式树盘中耕机等。

动力机械

20世纪40年代，果园机械主要有，用于配带各种作业机具的手扶拖拉机和园艺拖拉机（Gar-den Trater）。60～70年代，发展了果园型拖拉机，根据果园作业的特殊性，形体小，功率为30～50马力，采用折腰转向机构，前后轮驱动，可以提高附着重量，改善牵引附着性能，具有良好的机动性，通过性。除后侧能牵引或悬挂机具外，还能牵引或悬挂偏置机具，进行树干周围的除草及耕耘作业。拖拉机的前部与中部，也能装置机具，提高了对果园多种作业的适应性。70年代后期，根据葡萄生产机械化的需要，发展了高低架葡萄园专用型拖拉机，用于立架栽培的葡萄生产，其农机底隙达2米左右，拖拉机跨在葡萄植株上，进行各项管理、采收、集运作业，此类拖拉机的传动系统结构，除机械传动外，还采用了液压马达。

建园机械

包括用于清理场地、修筑梯田、平整园地、修建道路和开挖排灌渠道等作业的通用土建机械，如推土机、铲运机、平地机、筑埂机、挖沟机等，以及由拖拉机配带果园用的耕翻和挖穴栽植机具。

挖坑机

果树树种不同，要求成穴的大小和深浅不一，挖坑机种类有：①手提机动型。以2～3马力小型汽油机为动力，配置手把，并安装有立式螺旋钻头，作业时以单人或双人手提操作，由于机具较轻，钻头直径小，适于坡地上葡萄和杂果类果树定植挖坑用；②悬挂式挖坑机。本身不配置动力，是由齿箱通过接盘，装置立式单螺旋或双螺旋转头，整个装置悬挂于拖拉机上，由拖拉机动力输出轴驱动齿箱带动钻头旋转入土而成穴，一般成穴深度可达80～100厘米，直径可使用不同大小钻头（50～100厘米）。此机械可满足各种果树的定植挖坑要求（图1）。

图7为了捡拾地面果实，20世纪60年代以来，研制了地面果实捡拾机，有气吸式、滚针式和机械式。

果品分选（级）装置

最简易的分级器是分级孔板，以孔板上不同大小的孔径来分选果品，纯系手工劳动。果品分选机械化的历史不长，但发展迅速，机械化程度高。普遍采用的装置有按果品形状的大小分级；按果品重量分级；按色泽分级（见果实分级）3种：①按果实形状（大小）分级。利用机械使果实通过具有不同尺寸的选果工作部件，依次选出不同果径级别的果实。②按重量分级。利用杠杆平衡原理，在杠杆一端放有平衡重或计量装置。另一端放盛果部件，当盛果部件上的果实重量超过平衡重时，杠杆倾斜抛出果实，承载较轻果实时，杠杆越过此平衡重位置前移，当遇到较轻平衡重时，杠杆才倾斜，盛果部件在新的位置抛出较轻果实，由此，将果实分为若干等级。当前，这种装置使用广泛，有些装置中的计量器已采用电子秤。③按色泽分级。原理是果实从电子发光点前通过时，果实的反射光，被能测定波长的光电管接收，果实色泽不同时，其反射光的波长就不同，电子系统可根据波长进行分析，按对果实色泽的标准要求确定取舍，达到分级目的。

为了满足果品分选要求，欧美一些国家，已开始按多种分选原理制成组合式分选装置，它可使某一等级的果实达到一定大小和重量标准，又满足一定的色泽要求。目前，分选技术和装置，已将光电测试技术、电子计算机和自动控制技术，运用于果品分选装置中。

果品包装装置（见果品包装）。

5. 如何利用TRIZ理论创新设计采摘执行器

针对采摘执行器在采摘过程中无法控制采摘压力导致水果受损的问题，设计一种基于TRIZ的矛盾冲突理论和物场模型的采摘执行器。
研究目的与方法：
为提高果类在适宜采收期内的采摘效率，各种类型的水果辅助采摘机械应运而生，而这些采摘机械中的核心部件是末端执行器。末端执行器是水果采摘机械中完成水果抓取功能的组件，具体包括定位、抓取、采摘和复位等动作的执行，但市面上常用的简易型采摘器所配置的末端执行器多是靠人力控制以实现功能，其自动化程度低，采摘耗时耗力。针对现有采摘执行器在采摘过程因无法控制水果采摘压力导致水果易损伤的问题，应用TRIZ矛盾冲突理论和物场模型分析方法进行采摘执行器的创新设计。
通过TRIZ系统组件分析和功能模型进行问题分析，找出采摘执行器的有效功能和不足功能；运用TRIZ的技术冲突理论、物理冲突理论以及物场模型分析得出各种解决方案，经综合比较，最终运用分割原理方案实现执行器的压力可控且安装简易，运用空间分离原理实现执行器爪头自动扭转。新型的力度可控执行器在压力传感器和电机的相互配合下实现水果的无损自动抓取和采摘。
研究结果与结论：
1、综合应用TRIZ矛盾冲突理论和物场分析模型方法，设计了基于TRIZ理论的新型采摘执行器。新型采摘执行器主要由爪头、爪座、传感器和电机等组成，且采摘压力可控。从而实现水果的无损自动抓取和采摘，同时适用于不同果品采摘作业。
2、对采摘执行器进行了运动仿真和试验验证，进一步证明了采摘执行器的稳定性和可靠性。试验结果表明采摘执行器的抓取压力为2.5 N时采摘效果最佳且水果无挤压损伤，在30 min的采摘试验中，平均每个水果的采摘时间约为6 s，采摘成功率为93%。试验表明，采摘执行器的采摘效率和成功率符合采摘创新设计要求，为后续采摘器的研究提供了理论参考依据。

6. 农业机器人来了！

农业发达国家，机器人似乎已经开始成为智能时代的一种新风尚，在世界各地，有不少农场都投入使用了效率比农场工人高得多的机器人。

农业机器人是一种机器，是机器人在农业生产中的运用，是一种可由不同程序软件控制，以适应各种作业,能感觉并适应作物种类或环境变化，有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。

一、发展

农业机器人出现后，发展很快，许多国家在农业机器人的研制和发展，出现了多种类型农业机器人。目前日本居于世界各国之首。在进入21世纪以后，新型多功能农业机器人得到日益广泛地应用，智能化机器人也会在广阔的田野上越来越多地代替手工完成各种农活，第二次农业革命将深入发展。。区别于工业机器人，是一种新型多功能农业机械。农业机器人的广泛应用，改变了传统的农业劳动方式降低了农民的劳动力，促进了现代农业的发展。

二、分类

1、施肥机器人

美国明尼苏迭州一家农业机械公司的研究人员推出的机器人别具一格，它会从不同土壤的实际情况出发，适量施肥。它的准确计算合理地减少了施肥的总量，降低了农业成本。由于施肥科学，使地下水质得以改善。

2、大田除草机器人

德国农业专家采用计算机、全球定位系统(GPS)和灵巧的多用途拖拉机综合技术，研制出可准确施用除草剂除草的机器人。首先，由农业工人领着机器人在田间行走。在到达杂草多的地块时，它身上的GPS接收器便会显示出确定杂草位置的坐标定位图。农业工人先将这些信息当场按顺序输入便携式计算机，返回场部后再把上述信息数据资料输到拖拉机上的一台计算机里。当他们日后驾驶拖拉机进入田问耕作时，除草机器人便会严密监视行程位置。如果来到杂草区，它的机载杆式喷雾器相应部分立即启动，让化学除草剂准确地喷撒到所需地点。

3、菜田除草机器人

英国 科技 人员开发的菜田除草机器人所使用的是一部摄像机和一台识别野草、蔬菜和土壤图像的计算机组合装置，利用摄像机扫描和计算机图像分析，层层推进除草作业。它可以全天候连续作业，除草时对土壤无侵蚀破坏。科学家还准备在此基础上，研究与之配套的除草机械来代替除草剂。收割机器人美国新荷兰农业机械公司投资250万美元研制一种多用途的自动化联合收割机器人，著名的机器人专家雷德·惠特克主持设计工作，他曾经成功地制造出能够用于监测地面扭曲、预报地震和探测火山喷发活动征兆的航天飞机专用机器人。惠特克开发的全自动联合收割机器人很适合在美国一些专属农垦区的大片规划整齐的农田里收割庄稼，其中的一些高产田的产量是一般农田的十几倍。

4、采摘柑桔机器人

西班牙 科技 人员发明的这种机器人由一台装有计算机的拖拉机、一套光学视觉系统和一个机械手组成，能够从桔子的大小、形状和颜色判断出是否成熟，决定可不可以采摘。它工作的速度极快，每分钟摘柑桔60个而靠手工只能摘8个左右。另外，采摘柑桔机器人通过装有视频器的机械手，能对摘下来的柑桔按大小马上进行分类。

5、采摘蘑菇机器人

英国是世界上盛产蘑菇的国家，蘑菇种植业已成为排名第二的园艺作物。据统计，人工每年的蘑菇采摘量为11万吨，盈利十分可观。为了提高采摘速度，使人逐步摆脱这一繁重的农活，英国西尔索农机研究所研制出采摘蘑菇机器人。它装有摄像机和视觉图像分析软件，用来鉴别所采摘蘑菇的数量及属于哪个等级，从而决定运作程序。采摘蘑菇机器人在机上的一架红外线测距仪测定出田问蘑菇的高度之后，真空吸柄就会自动地伸向采摘部位，根据需要弯曲和扭转，将采摘的蘑菇及时投入到紧跟其后的运输机中。它每分钟可采摘40个蘑菇，速度是人工的两倍。

6、分检果实机器人

在农业生产中，将各种果实分检归类是一项必不可少的农活，往往需要投入大量的劳动力。英国西尔索农机研究所的研究人员开发出一种结构坚固耐用、操作简便的果实分检机器人，从而使果实的分检实现了自动化。它采用光电图像辨别和提升分检机械组合装置，可以在潮湿和泥泞的环境里干活，它能把大个西红柿和小粒樱桃加以区别，然后分检装运，也能将不同大小的土豆分类，并且不会擦伤果实的外皮。

7、番茄收获机器人

日本番茄收获机器人针对成熟番茄果实表现为红色这一特点, 用彩色CCD摄像头作为视觉传感器, 基于RGB分量区分水果和茎叶。

8、采摘草莓机器人

日本国家农业和食品研究发明了一个能够采摘草莓的机器人。该机器人装有一组摄像头，能够精确捕捉草莓的位置，还有配套软件能根据草莓的红色程度来确保机器人采摘的是成熟的草莓。虽然此机器人目前只能采摘草莓，但可以通过修改程序来使机器人采摘其它水果，如葡萄、番茄等。机器人采一个草莓的时间是9秒，如果大范围使用并能保持采摘效率，可以节省农民40%的采摘时间。

三、为什么会出现农业机器人

在美国、日本等国家，农业人开口很少，随着农业的规模化、多样化、精确化，劳动力不足的现象越来越明显。而现实中许多作业项目都是劳动力密集型的工作，再加上时令要求，劳动力短缺严重。为了解决这一现象问题，农业机器人应运而生。

四、农业机器人的特点

◆ （1）农业机器人作业对象的娇嫩性

生物具有软弱易伤的特性，必须细心轻柔地对待和处理。且其种类繁多，形状复杂，在三维空间里的生长发育程度不一，相互差异很大。

◆ （2）农业机器人的作业环境的非结构性

由于农业作物随着时间和空间的不同而变化，机器人的工作环境是变化的、未知的，是开放性的环境。作物生长环境除受园地、倾斜度等地形条件的约束外，还直接受季节、大气和时间等自然条件的影响。这就要求生物农业机器人不仅要具有与生物体柔性相对应的处理能力，而且还要能够顺应变化无常的自然环境。要求农业机器人在视觉、知识推理和判断力等方面具有相当的智能。

◆（3）农业机器人作业动作的复杂性

农业机器人一般是作业、移动同时进行，农业领域的行走不是连接出发点和终点的最短距离，而是具有狭窄的范围，较长的距离及遍及整个田间表面等特点。



◆ （4）农业机器人的使用者

农业机器人的使用者是农民，不是具有机械电子知识的工程师，因此要求农业机器人必须具有高可靠性和操作简单的特点。

（5）农业机器人的价格特性

工业机器人所需要大量投资由工厂或工业集团支付，而农业机器人以个体经营为主，如果不是低价格，就很难普及。

在农业生产中使用机器人有很多好处：可以提高劳动生产率；解决劳动力不足的问题；改善农业生产者的安全、卫生环境；提高作业质量等。

五、农业收获机器人的发展现状

农业机器人出现之后，发展很快，许多国家在农业机器人的研制和发展，出现了多重类型的农业机器人。现如今，新型多功能农业机器人得到日益广泛的应用，智能化机器人也会在广阔的田野上越来越多地代替人工完成各种农活。

◆ 1.国外农机现状

目前，各农业发达国家果蔬收获机器人的研究已经取得了很大的进展，但离实用化和商品化还有很长一段距离。法国是最早研究水果收获机器人的国家之一。日本近年来在收获机器人研究方面进展很快，但还没能真正实现商业化。荷兰收获机器人的研究工作也走在很多国家的前面，但研究的果蔬种类并不多。



目前收获机器人还未得到真正应用的原因主要是：

1) 果实的识别率和采摘率不高,损伤率较大；

2) 果实的平均采摘周期较长；

3) 收获机器人的制造成本较高。

◆ 2.国内农机现状

我国是一个发展中的农业大国，农业问题始终是关系到我国经济 社会 发展的根本问题。

但是我国的农业机器人在精度、效率和稳定度方面和国外还有一定的差距。

随着新的农业生产模式和新技术的应用, 机器人将越来越多地应用到农业生产中。在农业中运用机器人是从质的方面提高劳动生产率的新方法，也是农业机械产品技术发展的一个标志。

但是由于农业生产的季节性、农产品的价格、农业作业的复杂性等特点对农业机器人的性价比、智能提出较高的要求, 成为制约农业机器人研究应用的瓶颈问题。因此，农业机器人技术将是新世纪的重点研究内容之一。

7. 购买一架农业上采摘的机器人需要多少钱

国内应该还没有这类机器人！！！
国外有过类似的机器人，如采摘猕猴桃和苹果的机械手，但对果树有严格的整形要求，并不能完全像人类这样采摘。
农业方面的机器人肯定要在设计上采用低成本和极方便维护才行。
从硬件分析来看，如果不包括行走，大规模生产成本应该一只采摘手能控制在一万元左右。
就是说搭载平台上如果有十只手，那成本就应该是十万元左右。

8. 目前市场上的水果采摘器有什么优劣势

水果采摘器，可来以使人站在地上自便能快速地将水果采摘下来。该采摘器主要由剪刀、水果下滑布筒、操纵钢索、操纵扳手以及竹杆等构成。使用时，人用手举起竹杆，使竹杆上端的滑筒口套在水果上，然后捏动操纵扳手，滑筒口剪刀的两片合拢，将水果把剪断，水果沿滑筒下落，滑筒上每隔两尺左右有一个松紧带圈，该圈的直经小于水果直经，可以起缓冲作用，使水果沿布筒以较低的速度落入筐中。