白芦笋选择性收获机末端执行器作业分析与试验

摘要：

为实现白芦笋高效、低损伤采收,设计了一种适用于白芦笋选择性收获机的末端执行器,并推导出一种驱动力的计算方法.为驱动末端执行器完成人土、剪切、夹持、拔取等动作,需对其入土驱动力、剪切力以及夹持力等控制参数给出定量描述.首先,针对人土驱动力问题,利用DEM仿真建立末端执行器-土壤离散元模型,研究末端执行器与土壤作用过程,分析末端执行器入土驱动力;其次,从切割白芦笋和土壤两方面分析末端执行器的剪切力,利用万能试验机与DEM仿真建立白芦笋-末端执行器-土壤的互作用模型,借助万能试验机模拟末端执行器的刀片切割白芦笋过程,确定白芦笋剪切强度,结合从DEM仿真角度测得末端执行器刀片切割土壤所需的剪切力,确定末端执行器剪切力参数范围;再次,通过万能试验机模拟末端执行器夹持白芦笋过程,确定白芦笋抗压强度,结合从DEM仿真角度分析末端执行器在土壤中完成夹持动作所需的夹持力,确定末端执行器夹持力参数范围.最终,确定末端执行器入土驱动力FRT＞195 N、剪切力FJQ＞ 1.8 N、夹持力FJC＜ 13 N的参数范围.根据确定的末端执行器的参数范围,选取几组参数组合进行田间采收试验,试验结果表明:在入土驱动力200 N、剪切力2N、夹持力11N的参数组合下,白芦笋的采收率大于99％,损伤率小于3％,损伤率的数值在可接受范围内,符合白芦笋低损伤采收的要求,为白芦笋选择性收获机实现选择性、低损伤采收提供了一定的理论支持.

关键词：白芦笋采收机、末端执行器、离散元、剪切试验、夹持试验

所属期刊栏目：49

分类号：S225.99(农业机械及农具)

资助基金：国家自然科学基金项目51675317;国家重点研发计划项目2017YFD0701103-3;山东省重点研发计划项目2017GNC12110、2017GNC12108

在线出版日期：2018-06-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：110-120