采摘器承载陶大学子创新梦 ——记第八届全国大学生机械创新设计大赛一等奖获奖团队

《新型高枝水果采摘器》设计团队获奖照片

指导老师于盛睿介绍到，《新型高枝水果采摘器》的设计灵感源于目前国内很多人工采摘工作，劳动强度大、效率低、采摘成本较高，并且在采摘过程中会带来人身安全隐患等问题。在发现这些弊端后，团队成员做了充分的实地调研与市场研究，决定着手研制一种新型高枝水果采摘器。新型高枝水果采摘器的创新在于间歇机构设计和平衡机构设计，这两种设计实现了果柄的自动切割、无损采摘与切割机构的远端复位功能，这不仅大大节约了采摘成本，提高了采摘效率，更实现了环保、耐用等功能特性。大赛评委组这样评价《新型高枝水果采摘器》:“高枝水果采摘器设计的很小巧，也很新颖，颇具创新意识，尤其是采摘器中那一对互相啮合的不完全齿轮和自动触发机构都设计的很好。采摘器作为产品来看，性价比较高，使用性强，生产成本低，有较强的经济价值，为厂家提供了一定的利润空间，我国众多的小果农们在经济上能够承担得起，有很广的市场前景。”

团队成员正在查阅相关资料为采摘器研制做准备

独具匠心的设计赢得了观众和评委一致好评，而在他们取得佳绩的背后，却饱含整个团队的辛苦付出和不懈努力。

从一个想法到最终的实物展示，这个过程并非易事。“理论构想到模型仿真再到实物样机的整个过程中，每一个小细节都决定着最终整体效果的成功与否。理论构想进入仿真时会出现问题，问题无法解决就需要推翻之前的方案，重新制定一套新的方案，从模型到样机需要一点点的实验，改进，再实验，再改进。”团队成员裘友民对建模初期的多次尝试和失败至今记忆犹新。用一个月时间构思出的一套方案，在仿真模型中推翻，然后再用一个月的时间重新构思，这样周而复始的工作对团队来说也是常事。团队在设计制作阶段时，便在作品的刀头与连接杆处犯了难。两者之间有一个异型零件，异形零件空间上存在25度夹角，这个夹角增加了零件加工和作品后期制作的难度，一旦零件加工不出来，团队就将面临采摘器刀头与连接杆无法实施操作的情况。团队成员经过对零件材料的反复研究和选择，谨慎考虑到钢材的重量大和铝材成本高的弊端后，提出利用树脂材质制作这部分零件，并决定用3D打印这种创新方法进行加工，但用3D打印技术制做出的第一批零件的效果并不好，结构强度上不尽人意，容易出现折损情况。团队成员紧急商讨，需求解决方案，最终他们受到铸造凸台的启发，在原本零件结构上进行改良，在该零件内部增设加强凸台的方案，在降低成本和保证质量的前提下，成功突破了这一难题，制作出了所需的零件，将材料的选配达到了最优化。

团队成员正在加工零件

然而，成功并不会来的如此轻松，困难也总会接踵而至。在解决零件的难题后，在采摘器刀头的设计上，团队也是遇到短板。设计起初在采摘器使用什么刀头的问题上，成员们意见不合，产生分歧，最后成员们决定用实践的方式进行证明，将市场上能买到的不同类型的剪刀、水果刀、折叠刀都进行了尝试，挑选了剪切力最大的一种刀头为采摘器的最终选中方案，为了使剪切效果达到最佳，成员们再次创新，在基板上多加了一个定刀，将原本折叠刀的两面磨出弧度，这样大大的提高了采摘水果的效率，为采摘器带来了不少的加分点。“我们付出了许多汗水也做出了许多努力，但这一切都是值得的，知识的积累不仅需要理论的学习，更需要实践，动起手来才能让我们学有所用。”团队成员林世明说到。

“一路艰辛一路走来，同学们真的不容易。”于盛睿老师介绍到，团队自组建起，同学们的课余时间大半都花在研究和设计上，团队在寒假期间便开始了准备工作，在家中查阅相关的资料，为团队以后制定方案做好铺垫。开学回到学校后，团队成员分工合作，刘灵和朱尚滏负责最终调试和加工，将采摘器各项部件进一步完善，林世明负责写实验分析报告和三维仿真，裘友民负责PPT、说明书和视频制作工作。5月份先是在第八届全国大学生机械创新设计大赛江西赛区预赛中斩获一等奖。进入7月，全国决赛迫在眉睫，团队四人一致决定留校继续实验和研究。这段时间团队成员不是在工程训练中心，就是在去工程训练中心的路上，经常在实验室工作到晚上十一二点。

《新型高枝水果采摘器》研制中

决赛当天，一路风尘的团队还来不及歇息，便赶往了浙江工业大学。到达决赛地点后，于老师和团队成员经过一番商议后，决定在展区内部真实模拟果园的现场采摘环境，在展区头部挂掉树枝和水果，这是一个挑战也是一个难得的亮点。挑战在于需要找到合适的树枝，苹果还需要与树枝合理的结合，这样才能使得采摘演示效果更好。当时已经晚上10点多，在人生地不熟的杭州要找到合适的树枝谈何容易?可是尽管如此，团队两位成员依旧分头行动，在找到树枝后又将苹果用大头针与树枝的枝丫相连。在经过一系列波折后，团队成员用一个通宵的时间把展区布置出理想的效果，这时杭州的天已经泛起朝阳。

团队成员正在布置展区

决赛展览上，团队成员默契配合，讲解、演示一气呵成，将作品的优点和创新之处充分展现给专家评委，赢得现场的一片叫好，最终从众多高校中脱颖而出斩获全国一等奖。“获奖的背后有校团委和机电学院给予的大力支持，成绩的取得更离不开于盛睿老师的细心指导和各位同学的努力。”机械与电子工程学院院长吴南星表示，

团队成员在决赛上讲解、演示采摘器工作

即使波折连绵，笑容依旧灿烂如花。一路走来，于老师带领的团队顺利克服了实验期的困难和挑战，特别是在最后进入总决赛阶段，大家一方面要准备期末考试、考研复习，一方面还要积极备战比赛。但他们始终不曾放弃，因为团队的合作和不甘于现状的创新精神早已写入他们的行动之中。

在截稿前，记者了解到，《新型高枝水果采摘器》的相关技术已申请专利两项，其中实用新型专利已授权，发明专利已进入实审阶段。