0引言
核桃良好的健腦效果和豐富的營養價值，越來越受到人們的喜愛。目前，我國核桃的種植面積已居世界第一［1］，新疆作為我國核桃的主要產區之一，優質核桃種植面積已達28萬hm2［2］，但其采收基本依靠人工，采收環節占果園生產過程中用工量的50%左右［3］。人工采收費時費力、成本高，且不及時采收會增加核桃霉菌感染的機會，影響核桃的品質［4］，因而機械化采收是核桃產業的發展趨勢。
核桃機械化采收裝置主要分為兩類:采摘裝置和采摘收集裝置。我國核桃的機械化采摘主要應用采摘裝置，其形式有便攜式堅果采摘器、振搖式干堅果收獲機［5］、蜈蚣型采摘踏板［6］、爬樹式山核桃采摘機器人，以及核桃采摘升降平臺等。其中，振搖法是應用最多的采摘方法。核桃采收機械的研究在我國仍處于起步階段，尚未見成熟的實用機具報道［7］。國外在核桃采收方面已基本實現機械化。
1核桃采摘裝置的結構及特點分析
1．1便攜式核桃采摘器
王傳紀發明了便攜式堅果采摘器，包括操縱桿、飛輪、螺紋桿件和電機等。采摘時，電機轉軸帶動飛輪旋轉，飛輪帶動空心棒槌旋轉;設置在棒槌面的凸起在高速旋轉下與樹枝上的核桃發生碰撞，能使成熟的核桃從樹枝上掉落下來［8］。該裝置結構簡單、操作便利，但該裝置采摘效率低，且采摘后需要人工進行收集。
姚文斌等研制的便攜式振動山核桃采摘裝置［9］，以汽油機作為動力源，以采摘桿、采摘夾頭作為采摘部件，采用振動機構，通過傳動軸傳動。作業時，小型汽油機輸出的動力通過鋼絲軟軸與傳動軸傳至振動機構，從而帶動振動機構工作;當慣性力大于山核桃與樹枝的結合力時，樹枝上的山核桃振落下來。其具有易于攜帶、體積?。?0］、成本低等優點，但采摘后需要人工進行收集。
1．2核桃采摘機器人
東北林業大學研制了林木球果采摘機器人［10］\\(見圖1\\)，采摘機構為6自由度的機械手，機械手采用液壓驅動、單片機控制。
作業時，機器人距離母樹約3～5m，然后機械手升起達到一定高度，采摘爪張開并擺動，對準要采集的樹枝，大小臂同時運動，使采摘爪沿著樹枝生長方向趨近;然后采摘爪的梳齒夾攏果枝，大小臂帶動采集爪按原路向后返回，梳下枝上的球果，完成一次采摘。
該機器人可進行核桃的采摘。
浙江工業大學研制出了爬樹式山核桃采摘機器人\\(見圖2\\)，包括爬樹機構、機械臂和末端執行裝置［12］。
采摘時，啟動執行電機，電機帶動曲柄轉動，通過曲柄滑塊機構使剪刀固定于直線導軌滑塊上的刀片向前推進，剪刀的活動部分在剪刀轉動副和滑塊滑道的約束下，先以一定角度向前推進;在果梗進入剪取范圍時，閉合剪刀，剪下山核桃，完成采摘。
采摘機器人可降低勞動強度、提高采摘效率［13］，但采摘機器人研制成本高，設備的使用和維護都需要相當高的技術水平和費用［14］;且存在技術不成熟、適應性差、利用率不高［15］，以及果實的識別率和采摘率不高，損傷率較高等問題［16］。
1．3撞擊式和振動式采摘機
撞擊式采摘機包括機械或電磁激勵裝置、撞擊器\\(見圖3\\)等。撞擊器包括撞擊桿、保持架、主活塞、蓄能器、汽缸、流量閥及C形夾鉗，通過機械或電磁式極力裝置產生的振動，來使果實快速脫離果樹，從而減少果實在連續振動過程中產生的損傷。撞擊式采摘機適用于不宜使用樹干搖振機采收的老弱果樹。
振動式核桃采摘機的原理是通過一定形式的振動機構，將機械振動傳遞給樹干或樹冠，樹干或樹冠在接受了外加的強迫振動后，帶動枝干上的核桃振動，核桃同時受到慣性力的作用;當慣性力大于果實與樹枝的結合力時，果實在連接最弱處與植株斷裂，完成分離過程［17］。
新疆農墾科學院研究出了機械振動式林果采摘機\\(見圖4\\)，能夠采摘核桃［7］，包括機架、振搖裝置和液壓控制系統;果樹振搖裝置\\(見圖5\\)位于機架后部［18］。
采摘時，鉗式振動頭夾持樹干，以拖拉機后輸入軸作為動力源，驅動振動頭內置的偏心輪回轉機構推搖果樹使核桃振落［19］。該機結構緊湊輕巧，適宜在操作空間較大的稀疏果園收獲作業［20］，采果效率高、易于操作，振動頻率和速度可調，但采收后需要靠人工進行收集。
1．4核桃采摘升降平臺
果園采摘平臺是一種能夠通過移動作業來實現果實采摘的半自動化的工作平臺［21］。1992年，浙江金華農機所研究了由拖拉機操作的用于采摘果實的升降機，上升高度可達7m［22］。2007年，新疆機械研究院研制了LG－1型多功能果園作業機\\(見圖6\\)［23］，可進行果園核桃采摘，該機由行走底盤、空氣壓縮機、儲氣系統及升降機構組成。該機工作原理為壓縮氣體通過閥口進入氣缸中，使升降臂展開，升降支架帶動車廂升高，人與工具箱在車廂同時升高，完成核桃采摘。該機還具有修剪、噴藥、運輸及動力發電等功能。
核桃采摘平臺該作業平臺一定程度上提高了核桃采收的效率;但升降機高度限制了較高結果位置處果實的采摘，從而限制了核桃采摘的效率。
1．5核桃打落裝置
吳鋒祥發明了山核桃打落裝置\\(見圖7\\)［24］，包括電力提供裝置、伸縮桿及旋轉桿。伸縮桿包括最外層的底桿和位于底桿內部的若干中間桿，最內層的中間桿上端部位設有電機，電機上裝有轉盤，旋轉桿垂直或傾斜地裝在轉盤的盤幅上。旋轉桿垂直或傾斜裝在盤幅上，偏心于轉盤中心安裝，作業時形成一個錐體擊打范圍，沿掛果側向或豎直方向進行施力擊打，保證被了擊打的果實均能擊落。該裝置結構設計合理、輕便、易操作，適合再樹枝、梢樹中穿梭作業。
2核桃采摘收集裝置的結構及特點
2．1便攜式核桃采摘收集裝置于中權改進了便攜式堅果采摘器［25］\\(見圖8\\)，包括采摘頭、采摘桿、蓄電池、背帶和輸送管。采摘時，通過蓄電池提供電力實現葉輪的快速轉動，進行核桃的采摘作業。該裝置結構簡單、體積小、易攜帶，適合于車輛機械無法進入的山高、坡陡的地區。同時，設計出輸送管避免了核桃采摘后的人工收集，降低了人工收集的勞動強度;但該裝置采摘效率低，不適合大面積作業。
陜西科技大學研制出了便捷式核桃采摘機［26］，采摘設備為手持式振動落果機，包括汽油發動機和伸縮桿。振搖采用曲柄連桿機構，偏心部分的結構為半圓柱型偏心塊［27］，伸縮桿中有軟軸用來傳遞動力。作業時，由汽油機帶動曲柄連桿機構使伸縮桿及頂端的鏈式卡條做低頻振動，卡條卡住枝枝，帶動樹枝搖晃，使成熟的核桃掉落下來;再配套收集裝置，振落的核桃就落入收集器中。該機實現了振動采摘，降低了勞動強度，減少了采摘作業量，但需人工背負操作。
2．2撞擊式和搖振式采摘收集裝置
振動落果機可與傘狀收集機配套使用\\(見圖9\\)，完成核桃的采摘收集［17］。傘狀收集機的傘面由軟質織物構成，平?？墒掌?，傘面所用材料為抗折性、透氣性和耐磨性較好的帆布、海綿和尼龍等。作業時，其傘狀頂端環繞樹干呈環狀打開，振動落果機將核桃振下，振落的核桃掉入底部的收納容器中，完成核桃的收集。倒傘支架由鋼筋加工而成，結構簡單、操作方便、高度可調，采摘完后不需要進行人工收集，但傘狀收集裝置的容量限制了采摘效率。
美國、加拿大和澳大利亞生產的振動落果機、清掃集條機\\(見圖10\\)和撿拾清選機\\(見圖11\\)可用于核桃的收獲。振動落果機的夾頭\\(見圖12\\)包括:液壓油缸、液壓馬達、橡膠塊等。夾頭連在拖拉機上，在液壓馬達的驅動下內部慣性質量塊發生旋轉，產生振動。
橡膠塊的加入減輕了對樹干的損傷，夾頭可夾住樹干或樹枝。清掃集條機包括風機、清掃刷、回轉盤、帶輪、傳送帶及凸輪等［28］。撿拾清選機主要包括帶式傳送裝置、升降平臺、輪轉式傳送葉片、輸送鏈及風扇，風扇由支撐軸支撐，擴大了橫向撿拾清選的范圍。
采收時，先由振動落果機振落核桃，接著由清掃集條機使散落于地的核桃集中成條，最后由撿拾機簡單清選后裝箱［29］。這種采摘方式提高了采摘效率、減輕了勞動強度，實現了撿拾機械化;但振落、撿拾、集條分別由不同車輛來完成，提高了采摘成本。
3總結與展望
目前，國內外核桃收獲機械裝備多采用振動裝置振搖樹干或敲擊果枝實現核桃收獲，在一定程度上提高了采摘效率，減輕了勞動強度，為新疆核桃采收機械的研制提供了基礎和技術儲備，但采摘、輸送、清選收集3種裝置尚未完成集成與配套。因此，研究出滿足核桃采摘時所需的基于振動原理的激振頻率、振幅等工作要求并符合新疆核桃結果高度和樹冠外形尺寸的振動采摘裝置及針對核桃物料特性的輸送、清選收集裝置，并根據新疆核桃種植模式\\(見圖13\\)及農藝特點實現3種裝置的集成與配套，實現新疆核桃的機械化采收，降低核桃收獲生產成本，減少用工量，解放勞動力，是新疆及全國核桃業的必然發展趨勢，也是促進新疆及全國核桃產業健康快速發展的必由之路。
參考文獻:
［1］中國核桃種植面積和產量居世界第一［EB/OL］．
［2］新疆優質核桃掛果面積達265萬畝［EB/OL］．
［3］高團結，坎雜，馬俊貴，等．果園核桃機械化采收裝置的設計［J］．中國農機化學報，2013，34\\(5\\):185－189．
［4］核桃的正確采收與處理［J］．果農之友，2011\\(10\\):46．
［5］邱定武．蜈蚣型采摘踏板:中國，201120407510．2［P］．2012－05－30．
［6］馬俊貴．振動式干、堅果收獲機:中國，201120414866．9［P］．2012－08－15．
［7］湯智輝，孟祥金，沈從舉．機械振動式林果采收機的設計與試驗研究［J］．農機化研究，2010，32\\(8\\):65－69．
［8］王傳紀．一種便攜式堅果采摘器:中國，200720109559．3［P］．2008－05－07．
