【正文】 是 3 油茶初花期，采摘時(shí)容易損傷花殖，影響來(lái)年油茶樹(shù)結(jié)果，另一方面油茶果適應(yīng)采摘周期短（一般自由七天左右），在人工采摘效率十分低下的情況下，是很容易錯(cuò)過(guò)最佳采摘時(shí)期，一錯(cuò)過(guò)采摘時(shí)間，油茶果爆裂導(dǎo)致油茶籽掉落地面，這將影響油茶的產(chǎn)量。目前，通過(guò)雜交育種方式選育出的首批 10個(gè)高產(chǎn)優(yōu)良雜交組合，每公頃平均年產(chǎn)油量達(dá) ? 千 克，在湖南及我國(guó)油茶適宜產(chǎn)區(qū)推廣應(yīng)用并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 。 2020 年 1月 11日，由湖南省林業(yè)科學(xué)院主持，瀏 陽(yáng) 市林業(yè)局等多個(gè)單位共 同完成的“油茶雄性不育雜交新品種選育及高效栽培技術(shù)與示范”科研成果獲得了 2020 年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 2020 年我國(guó)進(jìn)口油脂油料 1509 萬(wàn)噸，國(guó)產(chǎn)只有 1035 萬(wàn)噸，僅 占 46%,其中進(jìn)口橄欖油 4500 噸，花費(fèi)高達(dá)2020 多萬(wàn)美元，對(duì)國(guó)際油料市場(chǎng)的依賴性很 強(qiáng) 。茶油是植物油中的上品，全身都是寶，具有極高的營(yíng) 養(yǎng)價(jià)值和保健作用，適合現(xiàn)代人追求健康生活的要求。目前市場(chǎng)上的毛茶油每千克售價(jià)達(dá) 50元，且供不 應(yīng)求，而經(jīng)過(guò)精煉出來(lái)的茶油每千克不低于 300 元。產(chǎn)量在萬(wàn)噸以上的省區(qū)有 8 個(gè)，產(chǎn)量在 10 萬(wàn) 噸以上的省區(qū)有3個(gè)，而湖南省無(wú)論從油茶種植總面積、良種林面積、油茶籽產(chǎn) 量、茶油產(chǎn)量都位居全國(guó)之首 ,如 圖 1所示。 Virtual Prototype 。 Vibration Harvesting 。 1 畢業(yè)設(shè)計(jì) 油茶振動(dòng)采收機(jī)舉升部件的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 ： 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)油茶振動(dòng)采收機(jī)的舉升部件，該部件采用了折疊臂式舉升機(jī)構(gòu)，利用液壓驅(qū)動(dòng)，并用 Solidworks 建立了三維實(shí)體模型，同時(shí)進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干涉檢查，繪制了若干零件圖和總裝圖。 關(guān)鍵詞 ： 油茶；振動(dòng)采收；舉升部件；虛擬樣機(jī)； Solidworks The Virtual Prototype Design of Camellia Oleifera Vibration Harvesting Lifting Mechanism Abstract: This design is mainly design the lifting parts of the vibration havesting machine , this part adopts the folding arm type lifting mechanism , using hydraulic pressure drive and Solidworks software to entity 3D model . At the same time ,it has carred on the static and dynamic interference check , made a number of detail drawing and assembly drawing . Key words: Camellia oleifera 。 Lifting Mechanism 。 Solidworks 1 前言 研究背景 油茶樹(shù)是木本油料樹(shù)，我國(guó)目前共有油茶林資源大約 5500 萬(wàn)畝，主要分布在 淮河、長(zhǎng)江以南 630 多個(gè)縣、市區(qū)，全國(guó)油茶籽產(chǎn)量有一定規(guī)模的省區(qū)達(dá) 14個(gè) ，其中產(chǎn)量在3000t 以上的有 12 個(gè) [1]。 2 020406080100120140浙江 安徽 福建 江西 河南 湖北 湖南 廣東 廣西 重慶 四川 貴州 云南 陜西面積（萬(wàn) 公頃）05101520253035404550茶籽產(chǎn)量（萬(wàn) 噸）/茶油產(chǎn)量（萬(wàn) 噸）總面積良種林面積茶籽產(chǎn)量茶油產(chǎn)量 圖 1 國(guó)內(nèi)油茶產(chǎn)出量及種植面積情況 Fig 1 Camellia output and planting area in domestic 油茶具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。其中湖南企業(yè)金浩茶油王品 牌茶油每千克高達(dá) 390 元。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織已將茶油定為重點(diǎn)推廣的健康型高級(jí)食用植物油，且發(fā)達(dá)國(guó)家食用植物油基本上已實(shí)現(xiàn)木本化，人均每年可達(dá)到 20千克，而我國(guó)目前僅為每人每年 千克，市場(chǎng)發(fā)展?jié)?力巨大。另外，油茶樹(shù)屬常綠闊葉樹(shù)，適應(yīng)性強(qiáng)，能抵御各種自然災(zāi)害，不與糧棉 爭(zhēng)地，且綠化荒山，保持水土，涵養(yǎng)水源，不僅有較強(qiáng)的抗二氧化碳和氯等有害氣體的功能，還是很好的防火樹(shù)種，能顯著改善農(nóng)村生態(tài)面貌和人居環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處 [2]。該成果在油茶 雜交育種理論和應(yīng)用技術(shù)等方 面有重大創(chuàng)新，是油茶科研領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑。 由于高產(chǎn)優(yōu)良油茶樹(shù)的推廣，油茶種植面積不斷擴(kuò)大，釆摘效率低下問(wèn)題顯得越來(lái)越突出，目前我國(guó)的油茶果采摘工作基本上都是人工采摘，其作業(yè)環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力和生產(chǎn)成本高，都嚴(yán)重制約著油茶產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展 [3]?？焖侔l(fā)展的油茶業(yè)需要采摘作業(yè)機(jī)械化以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營(yíng)和管理從油茶業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，采摘作業(yè)機(jī)械化將是未來(lái)科技發(fā)展必然的趨勢(shì)，這也符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變 [4]。從 20 世紀(jì) 80 年代中期開(kāi)始，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的 發(fā)展，以日 本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，包括美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、西班牙等國(guó)家，在收 獲采摘機(jī)的技術(shù)研究上做了大量的研究工作，試驗(yàn)成功了多種收獲采摘機(jī)器，如西紅柿采摘機(jī)、葡萄采摘機(jī)、黃瓜采摘機(jī)、西瓜收獲機(jī)器和蘑菇采摘機(jī)等 [5]。隨 著第一臺(tái)西紅柿采摘機(jī)在美國(guó)的問(wèn)世，日 本和歐美等國(guó)家對(duì)收獲機(jī)器的研究有接 近 30 年的歷史，近十年的發(fā)展速度尤為驚人 。美國(guó)具有成熟的行走式收獲機(jī)器理論技術(shù)，這些要?dú)w功于自身發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)、廣闊的領(lǐng)土、較高的機(jī)械化程度。它首先利用采摘機(jī)的執(zhí)行部件將西紅柿連枝帶葉割倒運(yùn)輸?shù)椒诌x倉(cāng)，由于倉(cāng)內(nèi)具有能識(shí)別紅色的光譜分選 設(shè)備，這樣就可以把紅色的西紅柿挑選出來(lái)，然后將其通過(guò)輸送帶傳送到隨行卡車的貨艙內(nèi)，而未成熟的西紅柿連同枝葉一道被粉碎，噴撒在農(nóng)田里作為肥料。 日本的采摘機(jī)技術(shù)發(fā)展最成熟，最大的原因在于自身的自然資源決定的。但是溫室內(nèi)的溫度高、濕度大、不舍和長(zhǎng)時(shí)間工作，因此日本必須選擇機(jī) 械化和自動(dòng)化相集合的發(fā)展方向來(lái)彌補(bǔ)自身的短板。日 本 KondoN 等人研制的黃 瓜采摘機(jī)器人采用六自由度的機(jī)械手，這種機(jī)械手可以在傾斜棚支架下工作。要求黃瓜果實(shí)在傾斜棚的下側(cè)，這樣就便于黃瓜與 葉的分離，為以后的檢測(cè)與采摘更加容易。采摘時(shí)，調(diào)整機(jī)械 手的位置，讓其抓住黃瓜，由果梗探測(cè)器尋找到果梗，然后切割器切斷果梗，機(jī)械手回收至輸送帶上，完成一次采摘工作 [7]。該機(jī)器有 5 個(gè)自由度采摘 機(jī)械手，釆摘執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用真空系統(tǒng)螺旋加速切割器。 1996 年，荷蘭農(nóng)業(yè)環(huán)境工程研究所（ IMAG)研制出來(lái)一種黃瓜收獲機(jī)器。該機(jī)器采用紅外視覺(jué)系統(tǒng)分辨黃瓜果實(shí)，并探測(cè)其位置。機(jī)械手安裝在行走車架上，行走車為機(jī)械手的操作進(jìn)行初步定位。黃瓜收獲 后自走運(yùn)輸車完成輸送，運(yùn)輸車上有可以移動(dòng)的集裝箱，其中每個(gè)集裝箱可以運(yùn)輸 300 根黃瓜。 國(guó)內(nèi)收獲機(jī)械的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)的林果采摘機(jī)技術(shù)的研究相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，主要以高枝剪等手工采摘工具為主，費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率低。這些 機(jī)器 因?yàn)闆](méi)有突破效率低下的 問(wèn)題，未能得到市場(chǎng)的認(rèn)可。采摘時(shí)，機(jī)械手停在距采摘對(duì)象 3— 5m 處，單片機(jī)控制 5 系統(tǒng) 根據(jù)實(shí)際情況控制機(jī) 械手，同時(shí)大、小臂柔性地升起達(dá)到預(yù)期的高度，機(jī)械手張開(kāi) 并適時(shí)擺動(dòng)，對(duì)準(zhǔn) 采摘對(duì)象大小臂同時(shí)動(dòng)作 ,使釆摘手順著樹(shù)枝生長(zhǎng)方向趨近 —2m， 然后采摘手 的梳齒夾攏果枝 ,大小臂驅(qū)動(dòng)釆摘手按上次抬升的路徑向后返回 ,梳下枝上的球果， 這樣完成采摘作業(yè)。對(duì)樹(shù)枝和果實(shí)破壞較小，采凈率相對(duì)高的采摘特點(diǎn)。但由于采摘效率低，操作復(fù)雜不適合推廣，設(shè)備價(jià)格昂貴，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化上海交通大學(xué)曹其新教授等人研究開(kāi)發(fā)的草莓采摘樣機(jī)作業(yè)時(shí)可根據(jù)采摘對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)樣本，改變或調(diào)整樣機(jī)采摘草莓的種類，并可一機(jī)多用，即便是沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的操作人員，也能很容易地掌 握其操作方法。雖然我國(guó)多年內(nèi)一直加重在林業(yè)機(jī)械上的研發(fā)投資，但相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家比重較低。采摘機(jī)器人在一定程度上代替人類的工作，但其使用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到普及的程度 [8]，原因在于其中存在兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題： 1)采摘機(jī)智能化程度不高，還不能滿足現(xiàn)代果實(shí)采摘的要求。現(xiàn)實(shí)的采摘環(huán)境下，通常采用的是人機(jī)協(xié)作的采摘方式，即由人工選取果實(shí)和判斷果實(shí)的部位，機(jī)器手負(fù)責(zé)采摘。這樣采摘機(jī)器的利用率將會(huì)得到大大的提高 。 6 研究意義 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，