摘要：水果采摘是现代农业生产中较为耗时耗力的一个环节。采摘作业的质量和效率直接影响了市场经济效益。本文主要从实际应用角度调研分析了水果采摘机的市场应用，国内外研究现状，得出了智能化水果采摘机的研究价值。根据现状分析，智能化水果采摘机械具有良好的应用前景。
关键词：采摘机；智能化；机械化；水果业
引言
我国是农业大国，随着我国农业生产水平的不断提高，果业发展前景也更加广阔，正逐渐成为农业的重要组成部分之一。而在水果的整个种植过程中，采摘作业是最为耗时费力的一个环节。据统计，水果采摘收获期间需投入的劳力约占整个种植过程的百分之五十以上。采摘作业质量的好坏直接影响到水果的存储、加工、销售等各个环节，最终影响到市场价格和经济效益。
水果采摘收获属于季节性、时效性较强的劳动密集型作业。目前我国水果采摘作业仍主要为传统的人工收获模式。对于这种传统的人工采摘模式，不仅劳动强度大，劳动力成本高，而且效率相对较低。尤其对于某些地方果园占地面积相对小，果蔬之间密度窄，果树随机生长等情况，给水果采摘带来了非常大的困难。因此，实现水果采摘机械化、智能化具有重要的意义。
一、国内外研究现状
1.国外研究现状
水果采摘机械化技术研究已有近40余年历史。40年代初期，以美、法、英为首的西方国家最先开始采摘机的研究。在40年代中期，美国开始研究摇晃采摘机来采收桃子、黄杏等水果。到50年代中期，水果采摘机械在欧洲国家拥有良好的发展前景和广泛的应用。在60年代，采摘机的机械变得复杂，美国科学家发明了一种液压装置，随着后来的使用，采摘时间有了很大的改善。随着科技的进步，尤其是计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟，20世纪80年代中期开始，以日本为代表的美、英、法等国家，在智能水果采摘机械方面做了大量的研究，成功试制了多种智能收获采摘机械。使智能化水果采摘技术得到了快速发展。在现代，科学家通过仿生学研究和创新，人工智能化技术迅速发展。
2.国内研究现状
我国从20世纪70年代开始水果采摘机械的研究，功能类型较多，先后研制出与手扶拖拉机配套的机械振动式山楂采果机、气囊式采果器和手持电动采果器等等。其中一部分采摘机械仍为人工收获作业的辅助机械，优点是能保护果实不受损伤，但其工作效率仍较低。20世纪80年代后，开始出现切割型采摘装置，采摘作业也开始转向机械装置采摘，采摘机械装置的类型按水果从果蒂分离的方式不同可分为吸附式、抓拉式、剪切式等。按水果采摘机的采摘器驱动方式不同，可分为机械式、电动式、气压式等。由于不同地域使用要求、功能需求，市场投放量相对尚未形成批量模式。
而对于智能化的水果采摘机械研究，我国相对于英、法、美等发达国家起步较晚，始于20世纪90年代中期。目前，我国智能化果蔬采摘机械装置的研究还处于起步阶段，很多院校、科研院所等都在进行智能化采摘机械的相关研究，并在智能化采摘领域内取得了初步成果。
二、智能化水果采摘主要面临问题
水果在农业生产中属于季节性较强的作物。目前，普通果园的水果大多以人工采摘为主，劳动强度大，收获周期长，生产效率低，生产成本较高。导致水果从果园到销售场地时间持续过程比较长，无法保障水果质量新鲜度。因此，在设计中需要考虑相关影响因素。
1.作业环境
不同品种水果的生长环境、地形条件、季节因素等，对采摘机械适用的作业环境提出了很大挑战。
2.采摘对象特点
不同品种水果的形状不同，生长程度各异，在采摘中易损伤等特点，对采摘机械的性能提出了更高要求。
3.采摘的稳定性、精准性
考虑采摘机采摘装置的稳定性，实现不同方向水果的准确性、安全采摘。
4.采摘的可靠性、操作性
智能化水果采摘机器的使用者多为普通农民，而非具有专业知识的技术人员，因此要求机器的操作技术不能太过复杂，要达到操作简单、性能可靠的特点。
5.采摘机的经济性
在满足整机采摘功能要求的基础上，设计应最大限度的节约成本。
三、智能水果采摘机的发展前景
水果采摘季节性较强，人工采摘劳动强度大，人工成本高，可以说水果采摘是水果生产环节中最耗时、耗力的一个重要环节之一。保证水果能够及时收取、降低水果收获环节的成本，是果农增收途径之一。
水果采摘的机械化、智能化、在果园水果采摘、收获中将有重要应用且具有很大的发展潜力。智能化水果采摘机械的研究工作将向以下方向发展：
1.能够准确地识别和定位成熟果实，并且能引导末端执行器准确的接近目标；
2.采摘器末端执行装置结构灵巧的、不伤果实；
3.智能化采摘机械的行走机构必须适应果园的复杂环境；
4.视觉系统要迅速识别定位果实，控制系统和机械操控系统要能够实现迅速摘取；
5.增强智能化操纵系统的通用性。
相信在不久的将来，在不断克服种种技术的阻碍后，智能化水果采摘机械会得到广泛的应用，它将成为果园保证水果及时收获必不可少的工具。
四、结束语
智能水果采摘机是一种以水果为主要作物的自动化、有感知力的机械采摘系统，采摘机应综合运用机械设计、信息处理、智能化、控制技术以及计算机信息处理等方面的知识。降低操作技术难度，保证操作稳定性、精准性。
当前水果采摘的机械化、智能化正在逐渐成为农业机械发展的前沿，也将成为越来越多农业生产领域的重要应用依据。对于水果采摘，由于采摘工作环境的复杂多样，采摘对象的复杂多变，因此对于水果采摘机械的可靠性要求更高。同时要考虑操作的简单性、精准性，采摘的效率等。在设计中综合分析优化，使采摘机的部件结构简单可靠、成本低。
通过上述分析表明，随着国家兴旺发展，居民生活水平的提高，智能水果采摘机能够满足人们的需求。智能水果采摘机的研究发展有着巨大的价值和良好的开发前景。
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基金项目: 黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(项目编号: 201913301032）阶段性成果。
作者简介: 李家新（1998—），男，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨远东理工学院，本科在读，研究方向：机械设计及理论。
（作者单位：哈尔滨远东理工学院）