农业机械学报

作者：刘雪美,杜帅,苑进,李扬,邹亮亮

单位：山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,

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

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)和山东省重点研发计划项目(2017GNC12110、2017GNC12108)

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入土、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，针对入土驱动力问题，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>195N、剪切力FJQ>1.8N、夹持力FJC<13N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200N、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。

来源：2018年第4期

《农业机械学报》期刊编辑部

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