棕櫚果采摘機(jī)的應(yīng)用研究

吳超 梁棟 張燕 張秀梅

摘? 要? 分析國(guó)內(nèi)外棕櫚果采摘現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，提出需加大政策和資金扶植力度;建立科研體系，加強(qiáng)科技創(chuàng)新與推廣;加強(qiáng)國(guó)際交流與合作;優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局等建議。

關(guān)鍵詞? 棕櫚果 ;采摘 ;應(yīng)用

中圖分類號(hào)? S22

Application Research of Palm Fruit Picking Machine

WU Chao? LIANG dong? ZHANG Yan? ZHANG Xiumei

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Hainan University， Haikou， Hainan 570228）

Abstract? The palm fruit picking situation and existing problems in the domestic and foreign countries were analyzed， some suggestions were put forward such as strengthening the policy and financial support，establishing the scientific research system， strengthening technological innovation and promotion， promoting international cooperation; optimize the industrial structure and layout.

Key words? palm fruit ; picking ; application

棕油是日常生活和工業(yè)用油的主要來(lái)源之一，因其棕櫚樹常年開(kāi)花，四季可收獲，再加上產(chǎn)油率高，富含人體所需的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其在人類生活生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，全球約有27個(gè)國(guó)家種植油棕。2005年，棕櫚油的產(chǎn)量首次超過(guò)豆油成為全球產(chǎn)量最高的植物油。2015年，棕櫚油的總產(chǎn)量占全球植物油總量的35%[1]。棕櫚油的綜合價(jià)值越來(lái)越被人們重視，而采摘是制取棕櫚油的重要并且困難的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的采摘方式是果農(nóng)人工采摘，存在采摘難度大，工作效率低下，勞動(dòng)力不足等問(wèn)題，這嚴(yán)重制約了中國(guó)油棕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，研究棕櫚果采摘機(jī)械對(duì)于棕櫚產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1? 國(guó)內(nèi)外棕櫚果采摘現(xiàn)狀

中國(guó)油棕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起步較國(guó)外晚，而發(fā)展進(jìn)程也相對(duì)緩慢。中國(guó)的油棕種植規(guī)模小、范圍廣、集約程度低。目前，對(duì)于棕櫚果采摘機(jī)械的研究較少。王建勇等[2]發(fā)明的棕桐果采摘機(jī)的機(jī)械臂，其主要結(jié)構(gòu)有：刀具接頭、氣動(dòng)升降桅桿、桅桿安裝架、上支柱、俯仰手輪、減速機(jī)、限位裝置、下支柱、定位件、車輪、底盤等。工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)支柱（由上下支柱組成）既可以在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，又能夠在底盤上前進(jìn)和后退，這就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)退功能，又通過(guò)桅桿俯仰機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂可在0～72°內(nèi)做俯仰運(yùn)動(dòng)，并能在任意位置鎖定，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂的進(jìn)退、俯仰、伸縮、水平旋轉(zhuǎn)等功能，再由刀具接頭連接刀具進(jìn)行切割。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，大大降低了人工采摘的難度，提高了采摘的效率。

俞世順等[3]發(fā)明了一種用于自動(dòng)采果機(jī)的采果機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要由采果工作臺(tái)、落果箱和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成。工作時(shí)工作人員進(jìn)入工作臺(tái)站在主支承板前方，通過(guò)插銷鎖緊門板，第二油缸向上運(yùn)動(dòng)，使主支承板上升，輔助支承板自然懸掛在主支承板下方，工作人員站在工作臺(tái)上對(duì)棕櫚果進(jìn)行切割，切割后的棕櫚果自然落入落果箱中，該發(fā)明雖然實(shí)用性很強(qiáng)，但是需要人工操作切割，且自動(dòng)化程度不高，難以形成規(guī)模。此外，他們還發(fā)明了一種自動(dòng)采果的機(jī)械臂，主要由底座、支撐座、伸縮臂、油缸、回轉(zhuǎn)支承裝置、轉(zhuǎn)接盤等結(jié)構(gòu)組成[4]。臂抬升以控制整個(gè)機(jī)械臂的伸展高度，同時(shí)，確保回轉(zhuǎn)裝置始終處于水平狀態(tài)，再由固定在轉(zhuǎn)接盤上的采果刀具進(jìn)行采果操作。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多端可調(diào)節(jié)伸縮長(zhǎng)度，可遠(yuǎn)距離切割采摘。

棕櫚樹最早產(chǎn)于非洲，是非洲的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其采摘方式也主要依靠人工采摘。馬來(lái)西亞是一個(gè)棕櫚樹種植大國(guó)，棕櫚產(chǎn)業(yè)是其一大經(jīng)濟(jì)支柱，2012年其種植面積超過(guò)400萬(wàn)hm2，給馬來(lái)西亞帶來(lái)了約60億美元的收入，但是棕櫚果的采摘仍然為人工采摘，而且是雇傭海外勞工，不僅效率低，而且大量的海外勞工涌入帶來(lái)了很多的社會(huì)問(wèn)題。因此，馬來(lái)西亞急需一種棕櫚果的采摘機(jī)械，以提高采摘效率，同時(shí)緩解大量海外勞工涌入帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題。近年，馬來(lái)西亞政府投入巨資以研究棕櫚果的采摘，但是一直未取得研究突破。除馬來(lái)西亞外，印度尼西亞也是主要的棕櫚油生產(chǎn)國(guó)，到2013年，印尼棕櫚油的產(chǎn)量已超過(guò)3 000萬(wàn)t。然而，盡管印度尼西亞的棕櫚油產(chǎn)量如此之高，其采摘方式仍然以人工刀砍為主，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，需要耗費(fèi)大量的人力資源，在收獲旺季時(shí)往往出現(xiàn)人手不足的情況，以至棕櫚果的收獲效率不高，從而降低其經(jīng)濟(jì)效益。

因此，整個(gè)棕櫚行業(yè)的采摘條件都急需改善，亟需高效便捷的棕櫚果采摘技術(shù)和設(shè)備，來(lái)降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高收獲效率。

2? 存在的問(wèn)題

2.1? 研發(fā)力量薄弱，投入資金少

棕櫚樹主要生長(zhǎng)于熱帶亞熱帶地區(qū)，中國(guó)主要分布在海南省，而由于海南著重發(fā)展橡膠產(chǎn)業(yè)，而忽視了棕櫚油產(chǎn)業(yè)地發(fā)展。由于投入的研發(fā)資金少，缺乏專門的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，因此研究并未取得突破性的進(jìn)展。目前，棕櫚果采摘機(jī)械的研究主要以個(gè)人興趣為主，沒(méi)有專門的科研團(tuán)隊(duì)和公司有組織有規(guī)模的持續(xù)研發(fā)，沒(méi)有形成研發(fā)體系，缺少研發(fā)平臺(tái)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，跨行業(yè)、跨學(xué)科的聯(lián)合研發(fā)極少，這就導(dǎo)致了棕櫚果采摘機(jī)械的研究很難取得突破。

2.2? 自動(dòng)化程度不高，產(chǎn)品推廣困難

雖然當(dāng)前也有一些棕櫚果采摘機(jī)械的研究，但這些大部分都還處于理論階段，并沒(méi)有實(shí)際的機(jī)型。即使有個(gè)別公司研發(fā)出了實(shí)際的機(jī)型，但是在自動(dòng)化程度上還有待提高，特別是傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)，這些在機(jī)器上的應(yīng)用程度還較低，以至于產(chǎn)品推廣困難。

3? 建議

根據(jù)國(guó)外知名分析師James Fry的預(yù)測(cè)：2018年全球棕櫚油的產(chǎn)量將比2017年超出500萬(wàn)～600萬(wàn)t。一直以來(lái)，一次性燃料的大量消耗，使得人們將目光轉(zhuǎn)向了環(huán)境友好的生物型燃料，以應(yīng)對(duì)將來(lái)可能出現(xiàn)的資源短缺問(wèn)題，而在這可持續(xù)發(fā)展的生物油當(dāng)中，棕櫚油便是第一選擇[5]。因?yàn)樽貦坝筒粌H可以作為燃料直接燃燒，而且被廣泛用于食品和化工行業(yè)，其未來(lái)的發(fā)展?jié)摿薮?。因此，?duì)于棕櫚果采摘機(jī)械的研究有巨大的科研價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3.1? 加大政策和資金扶植力度

中國(guó)是棕櫚油的進(jìn)口和消費(fèi)大國(guó)。近20年來(lái)，中國(guó)對(duì)棕櫚油的需求旺盛。2001年以前，中國(guó)棕櫚油的進(jìn)口量不足200萬(wàn)t，到2009年，進(jìn)口量達(dá)到609萬(wàn)t，近年，進(jìn)口量維持在500萬(wàn)t左右[6]。面對(duì)如此大的市場(chǎng)需求，政府應(yīng)該制定專項(xiàng)計(jì)劃，促進(jìn)棕櫚產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并加大資金投入，鼓勵(lì)、支持和引導(dǎo)科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)棕櫚果采摘和加工機(jī)器進(jìn)行研究。

3.2? 建立科研體系，加強(qiáng)科技創(chuàng)新與推廣

由于中國(guó)的棕櫚種植范圍分散，集約程度低、未形成規(guī)模，亟需要建立一個(gè)系統(tǒng)的科研體系，以提高科研能力，加強(qiáng)合作交流，促進(jìn)跨領(lǐng)域、跨學(xué)科聯(lián)合研發(fā)。并吸引一些大企業(yè)參與進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)“研”和“產(chǎn)”相結(jié)合，促進(jìn)科技成果向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)研發(fā)與市場(chǎng)的良性互動(dòng)。

3.3? 加強(qiáng)國(guó)際交流與合作

馬來(lái)西亞和印度尼西亞是棕櫚油產(chǎn)業(yè)的主要生產(chǎn)國(guó)，但其熱帶作物科技及其機(jī)械化水平較低。而美國(guó)、法國(guó)、新西蘭等國(guó)具有先進(jìn)的熱帶作物科技，但是這些國(guó)家又不是棕櫚油主要生產(chǎn)國(guó)。因此，發(fā)展中國(guó)家應(yīng)積極地學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，以促進(jìn)自身生產(chǎn)力的提高。科學(xué)無(wú)國(guó)界，發(fā)達(dá)國(guó)家也要幫襯發(fā)展中國(guó)家，實(shí)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同促進(jìn)科研進(jìn)步。同時(shí)，發(fā)展中國(guó)家也要積極參與國(guó)際熱帶作物的研究，與國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)研究中心（CIAT）、國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)研究所（IITA）等機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作與交流，在全球范圍內(nèi)共同構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，共同促進(jìn)棕櫚產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，克服棕櫚果采摘困難這一難題。

3.4? 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局

海南省有發(fā)展棕櫚產(chǎn)業(yè)的巨大潛力，要充分挖掘其巨大的發(fā)展?jié)摿唾Y源優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，提高產(chǎn)業(yè)的集約化程度，逐步形成系統(tǒng)的“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高棕櫚果采摘和加工的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，以棕櫚果采摘機(jī)械的發(fā)展推動(dòng)棕櫚產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化發(fā)展，以棕櫚產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化發(fā)展推動(dòng)棕櫚產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4? 結(jié)語(yǔ)

海南有著豐富的熱帶作物資源，棕櫚產(chǎn)業(yè)地發(fā)展?jié)摿τ绕渚薮?。而今年，海南省建立自由貿(mào)易區(qū)，這對(duì)發(fā)展海南棕櫚產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)機(jī)遇，所以政府應(yīng)制定相應(yīng)的政策，加大資金投入，促進(jìn)棕櫚果采摘機(jī)械研究，這不僅僅是針對(duì)于棕櫚果采摘，對(duì)于海南椰子和香蕉的采摘也具有借鑒意義。同時(shí)，棕櫚果采摘機(jī)械地研發(fā)必定會(huì)帶動(dòng)棕櫚產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王成麗，趙松林. 國(guó)際棕櫚油供需現(xiàn)狀及發(fā)展形勢(shì)分析[J]. 糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2016，41（2）：19.

[2] 王建勇，于震川，李? 剛，等. 棕桐果采摘機(jī)的機(jī)械臂：中國(guó)，CN201110038091.4[P]. 2011-08-03，

[3] 俞世順，沈秀昌. 一種用于自動(dòng)采果機(jī)的采果機(jī)構(gòu)：中國(guó)，CN201611023638.2[P]. 2017-02-01.

[4] 俞世順，沈秀昌. 一種用于自動(dòng)采果機(jī)的機(jī)械臂：中國(guó)，CN201621244526.5[P]. 2017-06-09，

[5] 曹建華，林位夫，張以山. 中國(guó)油棕產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2012.

[6] 張? 莉. 我國(guó)棕櫚油消費(fèi)和進(jìn)口形勢(shì)分析[J]. 中國(guó)城市金融，2006（11）：61-63.