农业机械学报

作者：段洁利，莫杏康，黄朝炜，刘博成，杨洲，邹湘军

单位：华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学;广东海洋大学,华南农业大学;佛山市中科农业机器人与智慧农业创新研究院,

关键词：香蕉;落梳机器人;末端执行器;张合式刀具

基金：国家自然科学基金项目（32271996）、“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目（2023SDZG03）和国家现代农业产业技术体系项目（CARS-31-11）

针对在智能化落梳过程中，刀具对香蕉果柄自适应性差且落梳成功率低等问题，本文根据香蕉果穗及果柄形态参数并结合落梳生产要求设计了一种新型末端执行器，利用可变落梳张合式刀具切割弧适应不同大小的香蕉果柄，从而实现香蕉连续落梳。设计了落梳末端执行器关键参数与主要结构；建立了落梳刀具插切香蕉果柄过程力学分析模型，并开展了强度仿真，结果表明在落梳过程中落梳刀具最大应力为58.147MPa，小于刀具材料屈服强度205MPa。搭建了落梳机器人试验平台，并得到影响落梳效果的显著性因素排序为落梳入切角、刀刃角、落梳速度。为获得最佳参数组合，以峰值切割力和切口质量作为评价指标，利用Design-Expert软件进行了三因素三水平组合试验，得到试验因素与评价指标间的数学回归模型。对回归模型进行多目标优化，得到最佳参数组合为：落梳速度2m/s、落梳入切角5.77°、刀刃角5°。最佳参数组合验证试验结果表明，峰值切割力为31.49N，切口质量为84分，与回归模型预测结果相对误差均小于5%，落梳成功率为92%，表明张合式香蕉落梳末端执行器能有效适应香蕉果柄形态且获得较好的切口质量。

来源：2025年第12期

《农业机械学报》期刊编辑部

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