【摘要】：白蘆筍為多年生草本植物,營養(yǎng)價值比一般蔬菜高5倍以上,具有抗癌保健功效,被譽為“蔬菜之王”。我國是蘆筍種植大國,收獲面積占全球的90%,但以人工采收為主。白蘆筍需在筍尖即將出土時挖土收獲,因其采收時間為早上或傍晚,采收時間比較集中,人工采收工作量大、效率低。國內(nèi)白蘆筍采收多為人工手持采筍刀收獲,勞動強度大,效率低;國外現(xiàn)有的白蘆筍收獲機為一次性收獲,即不區(qū)分蘆筍生長狀況、筍芽長度,從根部將其一次性切割,破壞性強,損傷率高,嚴重降低了蘆筍產(chǎn)量。白蘆筍的選擇性、高效、低損傷采收問題已成為制約我國蘆筍產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,亟需實現(xiàn)白蘆筍的機械化采收。由于缺少可以實現(xiàn)智能化、選擇性采收白蘆筍的機械,項目組提出了基于機器視覺的自走式智能型白蘆筍選擇性收獲機的研制,本論文在項目組課題的基礎上研究一種應用于白蘆筍選擇性采收機械上的末端執(zhí)行器。本文針對自行設計的白蘆筍選擇性采收末端執(zhí)行器,分析其與白蘆筍、土壤之間的相互作用過程,推導一種入土驅(qū)動力、剪切力和夾持力的計算方法,并通過萬能試驗機和DEM仿真對3個驅(qū)動力進行定量描述。通過單因素和多因素試驗確定最優(yōu)參數(shù)組合方案,并進行室內(nèi)采收試驗,具體內(nèi)容如下:1.首先確定白蘆筍采用先剪切再夾持拔取的采收方案;借助三維建模軟件對白蘆筍選擇性采收機械進行整機建模;并對白蘆筍選擇性采收機械上的關鍵采收部件進行兩代設計。2.通過對末端執(zhí)行器整體結(jié)構(gòu)、夾板彎曲角度以及刀片護板進行設計,確定末端執(zhí)行器各部分的結(jié)構(gòu)關系,并針對末端執(zhí)行器完成入土、剪切和夾持等動作所需的驅(qū)動力進行分析,分別建立入土驅(qū)動力、剪切力和夾持力的靜力學模型,推導出了入土驅(qū)動力、剪切力和夾持力的計算公式。3.對白蘆筍的物理特性進行測試,通過剪切實驗和壓縮實驗獲得白蘆筍的剪切強度和壓縮強度,確定末端執(zhí)行器在剪切白蘆筍時所需的最小剪切力,以及末端執(zhí)行器在夾持白蘆筍時,為了實現(xiàn)順利采收并對其不造成損傷所需的最大夾持力。4.從DEM仿真角度建立白蘆筍-末端執(zhí)行器-土壤模型,并對采收過程進行離散元仿真,分析兩種白蘆筍采收末端執(zhí)行器的入土驅(qū)動力,選擇最優(yōu)的末端執(zhí)行器設計方案。并對其進行離散元仿真分析,確定末端執(zhí)行器完成白蘆筍剪切和夾持動作所需的剪切力和夾持力。5.通過單因素和多因素正交試驗,針對影響白蘆筍采收效果的入土驅(qū)動力、剪切力、夾持力等因素進行了采收試驗,在采收過程中對末端執(zhí)行器剪切和夾持情況進行觀測;測量為末端執(zhí)行器提供入土驅(qū)動力、剪切力和夾持力的大小,以采收試驗中的采收成功率和損傷率為評價指標,獲得白蘆筍采收最優(yōu)采收參數(shù)組合方案。利用多因素試驗確定的采收參數(shù)進行室內(nèi)采收試驗,試驗結(jié)果表明:本文設計的白蘆筍選擇性采收末端執(zhí)行器能夠完成采收工作并實現(xiàn)低損傷采收,可作為采收部件應用于白蘆筍選擇性采收機械。
【學位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S225.92

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本文編號：2645506