基于人机工程学的电动高枝杆锯研究

  目的  在林木剪枝作业环节中，高枝杆锯作为一种高效便捷的工具降低了林业工人爬树剪枝的风险。本研究对市场上典型的电动高枝杆锯进行人机工程学评价，针对其缺陷提出了一种增加可移动手柄的改进方案，通过对比实验来证明改进方案的有效性，为同类型工具提供改进思路。  方法  可移动手柄通过改变握持点到重心的距离，调节工具本身重量对手臂及全身的疲劳负荷。实验选取17名男性操作者，收集操作原有电动高枝杆锯过程中被试人员的心率，肱二头肌和掌长肌的表面肌电信号，握持距离和主观评价结果等数据来选择改进方案。同等实验条件下，对比改进后的实验数据，确定改进效果。  结果  改进前被试人员的心率增加比均大于18%，表明人体全身疲劳负荷过大。肱二头肌和掌长肌归一化的表面肌电信号分别高于20%和30%，呈现出局部肌肉高度疲劳特征。通过配对样本t检验的方法，计算得出改进前后的心率增加比，肱二头肌和掌长肌的归一化表面肌电信号，主观评价和握持距离均有显著差异（P < 0.05）。  结论  综合评价结果表明改进之后的电动高枝杆锯可以允许操作人员利用可移动手柄自由调节双手间的握持距离，从而降低手臂及全身的疲劳负荷，最终使得操作舒适性得到明显提升。改进成本控制在百元以下，提高了普遍推广的可行性。      

苹果枝条往复式切割剪枝参数分析与试验

为探究苹果枝条剪切力学特性,寻找最优切割参数组合,支撑后续剪枝装备的开发,该研究利用自制的往复式枝条切割试验台,通过单因素试验研究枝条直径、平均切割速度、切割间隙和刀具滑切角对枝条峰值切割力的影响。在单因素试验基础上选取平均切割速度、切割间隙和刀具滑切角为影响因素,以峰值切割力为目标进行多因素试验,并建立回归模型。试验结果表明,峰值切割力与枝条直径呈线性增长关系,随着平均切割速度和滑切角的增大而减小,随着切割间隙的增加先减小后增大。对回归模型进行优化分析,得到最优切割参数组合为平均切割速度0.4m/s、切割间隙1.5 mm、刀具滑切角20°,该组合下的峰值切割力为560.97 N。峰值切割力的预测值与实测值的偏差小于4%,切割参数优化结果可靠。该研究可为后续苹果枝条修剪装备的研发提供数据支撑。