农业机械学报

作者：李名伟，郭彩云，陈玉龙，周龙，夏晓蒙，王文君

单位：山东理工大学,山东理工大学,山东理工大学,山东理工大学,山东理工大学,山东理工大学,

关键词：仿生清秸机构;自适应控制系统;免耕播种;鼹鼠前肢

基金：山东省自然科学基金项目（ZR2023QF143）、山东省高等学校青年创新团队发展计划项目（2022KJ225）和国家自然科学基金项目（52005307）

采用免耕播种技术使得玉米秸秆厚而丰富，传统清秸机构的投掷力不足，作业深度不稳定，严重制约了播种质量。因此，设计了能够在全量秸秆覆盖地进行有效清秸作业的仿生鼹鼠前肢自适应清秸装置，清秸装置由仿生清秸机构和清秸自适应控制系统组成。通过理论分析和计算机仿真，研究了具有鼹鼠前肢运动形态和爪趾结构的仿生清秸机构作业机理，阐明了仿生清秸机构结构参数对清秸质量的影响。基于模糊控制算法设计了清秸自适应控制系统，增强了清秸装置作业深度的稳定性。通过EDEM模拟软件对仿生清秸机构的结构设计和参数进行优化，确定了仿生清秸机构的类型；通过Design-Expert软件建立了仿生清秸机构不同参数与评价指标之间的回归方程，并确定了最优参数组合：回转半径为150mm、仿生夹角为17.71°，此时，秸秆清秸率为92.30%，作业阻力为30.38N。通过田间试验对仿生鼹鼠前肢清秸机构和清秸自适应控制系统的作业性能进行了验证，并与普通平面清秸机构进行了对比试验，试验结果表明，仿生清秸机构的性能优于普通的平面清秸机构，清秸自适应控制系统可以有效地提高清秸机构的性能；全量秸秆覆盖地块作业时，仿生鼹鼠前肢自适应清秸装置的清秸率为90.9%，比普通清秸机构高21.3个百分点，作业后地面满足玉米免耕播种的农业要求。

来源：2025年第8期

《农业机械学报》期刊编辑部

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