青棗成熟季節(jié)，還在花大量人力徒手采摘果實？這種傳統(tǒng)的采摘方式有望得到改變。
日前，由梧州學院2015級機械設計制造及其自動化專業(yè)梁功順、陳金源，2016級機械設計制造及其自動化專業(yè)龔運成、劉奇波，2016級電子信息工程專業(yè)的郭輝雙等5名學生設計制造的青棗采摘機，解決了青棗種植戶采摘難的問題。這臺輔助人工采摘類的小型機械裝置，在第八屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽中，從全國30個省（自治區(qū)、直轄市）共703所高校的5276件切題作品中脫穎而出，榮獲了大賽一等獎。
瞄準農戶痛點搞發(fā)明
靈感源于農藥噴霧器
一個背包式收納裝置加手持操作桿構成了青棗采摘機的兩個部分，這臺集采摘、輸送、收集于一體的半自動機械設備，整個機器重量不到3.5公斤，具有操作簡易、攜帶方便的特點。
梁功順介紹：“考慮到當前水果種植業(yè)迅速發(fā)展、市場需求不斷擴大的情況下，我們的團隊決定將目光投向了青棗市場。”
青棗是一種熱帶、亞熱帶水果，果實營養(yǎng)豐富，脆甜可口，其具有速生快長、產量高的特點，近幾年來它漸漸地成為我國兩廣地區(qū)農民脫貧致富的經濟作物。
然而，困擾青棗種植農戶的是：目前青棗的采摘還是以傳統(tǒng)的手工采摘為主，人力成本高且效率低；如果采摘不及時容易使果肉變味，影響食用口感。如何提高采摘的效率和質量，是困擾種植戶的難題。
梁功順發(fā)現(xiàn)，目前我國青棗水果市場上缺少較好的人工采摘輔助機器。于是，他們結合大賽主題，決定從青棗種植業(yè)實際情況入手，設計出一款“青棗采摘機”，以解決青棗種植戶的痛點。
在4個多月的集中研究和設計，他們終于交出了讓人滿意的作品。只要背上一只桶，手握一柄桿，操作者只需要握緊桿底端的杠桿手柄，讓桿頂端的滾輪和捋棒分開并夾持在即將采摘的成熟青棗的枝干上，按下電源開關，將捋棒沿著枝干的長勢運動，輕松將枝干上的青棗捋下。捋下的青棗從漏斗處順著軟套管滑入背后的收集桶里，很快就能收獲滿箱的果實了。
團隊成員梁功順坦言：“這樣的設計靈感來源于人工使用的農藥噴霧器，在同類比賽作品中具有輕巧靈活、成本低的特點。”青棗采摘機的結構并不復雜，而且操作簡單，當果農需要作業(yè)時只需50秒的時間就能將機器安裝完成，方便在大面積種植的山丘、平地、大棚進行青棗采摘。
長時間泡實驗室設計
屢換方案攻克技術關
在決定設計內容之后，團隊成員開始了緊鑼密鼓的實驗制造。建模、零件加工、電路設計、答辯資料……自從開工以來，他們的生活變得忙碌而充實：每天早上8點來到實驗室投入設計制造，晚上11點過后才熄燈離開，餓了就點外賣，累了就趴在桌子上休息片刻。除了上課和睡覺時間，他們一直在實驗室里忙活。
“初期設計作品的采摘頭采用鋁制材料，在實踐操作中這樣的設計增加了機械的重量，不利于工人長時間采摘，這就必須把電機從采摘頭部分轉移，借此減輕采摘頭部分重量。”梁功順說道。
用什么材料來連接電機與滾輪以實現(xiàn)電機間接帶動滾輪的問題一度困擾著團隊。為了解決難題，他們不斷翻閱教材、上網(wǎng)查找資料，還邀請機械設計制造及其自動化專業(yè)教師劉玉周博士和鄧鷹飛老師一起開會討論，最終決定采用強度高、韌性好的鋼絲軟軸來做“鏈條”以解決了動力傳輸?shù)膯栴}。修改之后的整機器重量不到3.5公斤。
除了技術攻關，團隊成員耐性也是個考驗。“為了讓機器達到最佳性能，設計過程經歷數(shù)十次大大小小的修改。”梁功順說。
“精準”是每個步驟必須恪守的原則。切割和加工零部件的材料，一個細微的差別就會影響整臺機器的運行。“切割一個加工塊要花4個小時，稍微疏忽材料就報廢，一切就要從頭再來。”團隊成員劉奇波說。為了讓設計的作品更加完美，他們耐著性子一次又一次的打磨加工，在報廢了20多個零件和元器件之后終于成功完成了設計作品。
賽前出事故始料未及
巧妙化解困難終獲獎
2018年7月，團隊成員在指導老師劉玉周的帶領下到浙江參加全國性大賽。一切已準備就緒，幾個月的努力就要接受檢閱，大家的內心既激動也擔憂。參賽前一天傍晚，他們在酒店進行機器組裝時出現(xiàn)了一件令大家始料未及的事故：在機器調試中發(fā)現(xiàn)組裝開關失靈，造成機器運行受阻！
“必須更換新的開關。”比賽在即，已經沒有多少時間給他們了。眼看已經傍晚6點多，團隊成員劉奇波和郭輝雙拿抓起雨傘就出門了購買。當時浙江正經歷著臺風“安比”，外面風雨交加。由于所住酒店位置在郊區(qū)，倆人花了2個多小時走了酒店附近的街道和巷子也沒有發(fā)現(xiàn)有開關裝置出售的五金店。
倆人全身濕漉漉地回到酒店。千里迢迢來參賽，本來期望載譽而歸，卻在最后關頭掉鏈子。正在一籌莫展之際，他們偶然發(fā)現(xiàn)了背包里的熱熔槍。于是他們就把熱熔槍的開關拆卸下來安裝到了青棗采摘機上，終于解決了問題。
“比賽不僅給了我們學以致用的機會，提高動手能力，還讓我們深深地體驗到和一群目標一致的人共同奮斗的過程是多么的難忘。”梁功順感悟道。
雖然在比賽中斬獲了一等獎，但是青棗采摘機還不足夠成熟。“接下來我們還需要繼續(xù)細化采摘頭部分的設計，通過增加翻轉機構來避免采摘時可能造成果實扎堆的情況。”梁功順介紹：“目前青棗采摘機正在申請專利中。由于其制作成本低，價格便宜，采摘效率高，有望能夠面向市場推廣，解決青棗種植戶采摘難題，促進農業(yè)發(fā)展。”
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