柑橘类果实人工辅助采摘作业装置

　　丘陵山地柑橘种植场景中，传统纯手工采摘需要作业人员反复攀爬梯架、抬手牵拉果枝，单果采收效率低，高位果枝采摘还存在坠落摔伤的风险，这款采摘装置正是针对这类零散种植户、小规模果园的采收需求设计，适配挂果高度在1.2米到3.2米区间的柑橘类果实采收作业，无需外接动力源，单人即可完成全套操作。从结构布局来看，整套装置采用腰挂式承载设计，底部设置可调节的束紧环带，作业时可将承载基座固定在作业人员腰胯位置，整套设备的重量通过腰部分散承载，避免长时间单手握持带来的手臂肌肉劳损，束紧环带采用快拆卡扣结构，适配不同腰围的作业人员穿戴，穿戴后基座与腰腹的贴合间隙控制在15毫米以内，作业过程中不会出现基座晃荡、移位的问题。

　　装置的执行端设置在竖向弯管的顶端，采用杯状柔性承托结构，承托杯内壁设置软质防滑垫层，对准果实后轻拉传动索即可带动环切结构动作，果柄被切断后果实直接落入承托杯，顺着竖向设置的导果管道滑落到腰侧的集果盒内，整个采摘过程不需要抬手接果，果实顺着管道滑落的速度经过管道弯折角度的缓冲，不会出现表皮磕碰损伤的问题，能有效降低采后商品化处理的残次率。导果管道采用分段式快接结构，可根据果园的实际挂果高度调整管道总长度，单段管道长度为40厘米，最多可拼接3段延长段，最高可适配3.2米的挂果高度，管道弯折处做了大圆弧过渡处理，圆弧半径不小于100毫米，避免果实在管道内卡顿，管道内壁做光滑处理，不会刮伤果实表皮。传动系统采用内置索式传动，

　　传动索穿设在管道内部，避免田间作业时枝条勾挂传动部件，操作手柄设置在腰侧基座位置，作业人员只需轻捏手柄即可带动顶端执行端的切刀动作，操作行程控制在30毫米以内，握力需求不超过20牛，长时间作业也不会出现手指酸胀的问题。顶端的承托杯口径设计为80毫米，可适配直径40毫米到75毫米的柑橘类果实，承托杯的切刀采用圆弧刃口，只切断果柄部位，不会触碰果实表皮，切刀的复位采用内置扭簧结构，松开手柄后切刀自动复位，等待下一次采摘动作。腰侧的集果盒采用抽拉式结构，容积为5升，可容纳10到15斤的采摘果实，集果盒满后可快速拆下倾倒，不需要脱下整套装置，倾倒过程仅需3到5秒即可完成。整套装置的结构件大部分采用轻质工程塑料与铝合金管材制作，

　　整机自重控制在1.8千克以内，长时间穿戴作业不会产生过重的负载，所有外露的金属部件都做了防锈处理，可适应果园内高湿度、多露水的作业环境，管道与基座的连接部位设置密封胶圈，雨天作业也不会出现管道进水、传动索锈蚀的问题。在实际作业测试中，熟练作业人员使用该装置的采摘效率可达每小时120公斤以上，相比纯手工攀爬采摘效率提升60%以上，同时完全避免了攀爬梯架带来的安全隐患，对于树龄较大、挂果位置较高的柑橘树，不需要额外搭设梯架即可完成全部果实的采收作业。设计过程中针对田间作业的复杂工况做了多处适配优化，比如所有活动部件的间隙都控制在2毫米以内，避免细小枝条、叶片卡入活动结构造成故障，传动索的张紧度可通过基座位置的调节旋钮快速调整，长期使用出现传动索松弛时不需要拆解设备即可完成张紧调节，切刀部件采用快拆结构，刃口磨损后可快速更换备用刀片，不需要专业工具即可完成维护操作。装置的重心经过优化设计，穿戴后整套设备的重心落在腰胯正前方，作业人员走动、抬手调整管道角度时不会出现重心偏移拉扯的问题，导果管道的角度可通过中部的万向调节节调整，作业人员站在地面即可调整顶端承托杯的朝向，对准不同角度生长的果实，不需要大幅度挪动身体位置，进一步降低作业过程中的体力消耗。