梳夹式红花采收机液压系统设计

针对目前红花的采收效率低下,主要依靠人工采摘等问题,设计一种梳夹式红花采收机;结合红花植株高低不同和地形变化,设计一种可实现驱动红花采摘头工作以及可以随时根据地理环境调整红花采摘头转速的液压系统;采摘头转速范围为60～150 r/min,并可以根据植株的高低对采摘装置进行升降调节。通过工况分析和理论计算,对红花采收机液压系统主要元件进行选型,确定液压缸内径为80 mm,活塞杆直径为56 mm,选行程为350 mm。根据系统需求确定液压泵排量为45 mL/r。通过对液压系统的性能验算,可知液压系统压力损失为0.39 MPa,满足系统设计要求,通过对梳夹式红花采收机液压驱动系统仿真分析,仿真结果表明液压马达扭矩为515 N·m,与理论计算值509 N·m大小基本相符,满足采收机对动力的要求。为梳夹式红花采收机的研发提供理论依据。     

基于ANSYS/LS-DYNA的梳夹式红花采摘装置研究

红花梳夹采摘过程中红花的运动姿态对采摘效果有重要影响,为得到满足红花理想采摘的梳夹采摘装置的结构参数和工作参数,根据红花的物料特性,建立梳夹采摘模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件动态模拟采摘过程,揭示采摘装置不同结构参数和工作参数与红花运动姿态之间的关系特性,不断调节采摘装置的结构和运动参数,直至红花花球和分枝到达理想采摘位置。模拟结果表明,低位置采摘时花球及分枝运动相对高位置稳定,且在行走速度2.5km/h,梳齿转速150r/min,限位杆与梳齿旋转中心的水平距离a=30mm时采摘效果最佳,可实现理想位置采摘。根据红花田间采摘要求搭建试验台并进行台架试验,采摘试验结果表明,56%的花球可以实现理想采摘,其平均采净率为48.5%。     

基于PLC的红花花丝采摘控制系统设计

针对目前红花花丝采摘难度大、作业效率低等问题,设计了一种基于PLC适用于大规模机械作业的红花花丝采摘控制系统。该系统使用HC-HR04超声波测距模块与Arduino构成的超声波测距仪检测红花采摘区域,使用E6B2-CWZ1X旋转式编码器测量采摘机构的行程,使用FX_(3U)三菱PLC通过步进电机驱动器控制3个步进电机协同工作,完成红花花丝的夹持、采摘、传送和收集。使用GX-Works2软件编写程序,并使用SolidWorks三维软件建立采摘机构模型。该系统初步实现了红花花丝采摘的自动化控制,促进了红花花丝采摘由人工采摘向机械采摘的转变,有利于红花产业的发展。     

红花采收机花丝夹取机构设计与分析

目前,红花采收主要靠人工采摘,为实现红花机械采收,提出了一种梳齿式花丝夹紧采摘方式。以红花夹取机构为研究对象,运用解析法得到凸轮轮廓曲线,使用UG软件建立了夹取机构的凸轮模型,设定工作参数后进行运动仿真分析,分析动轴x方向位移、速度与加速度特征。结果表明:仿真结果与理论设计相吻合,验证了仿真设计的正确性,保证了夹取的准确性。采用设计仿真技术可提高机械关键部件的设计水平,为红花采摘机的设计制造提供了坚实的基础。     

便携式剪夹一体草莓采摘器的设计研制

便携式剪夹一体草莓采摘器是一款辅助人工采摘的小型装置,主要协助草莓采摘工人以及游客完成草莓的采摘工作。该装置主要由金属和光敏树脂等材料构成,总长127 mm,宽度50 mm,高度138mm。装置操作方便省力、便于携带,仅用一只手控制即可实现剪切、夹取以及放置等工作,手部接触部分为掌心圆弧设计,可减轻因长时间剪切过程中手部的疲劳酸痛感。     

旋转剪切式红花花丝采摘机械关键部件的设计

针对新疆红花采摘时对花难、切割时破碎率高、采集时采净率低等问题,设计一种旋转剪切式红花花丝采摘机械,该机械采用偏心式进花口及斜置割刀;基于测定的物料特性,含水率为50%左右的花丝适合旋转剪切收获,偏心的进花口与具有7°斜置角度的刀具对红花进行点切割,降低花丝破碎率;设计拟合瘦果轮廓的球面箱体,确定采摘箱地面半径为68 mm,进花口直径设定为35 mm,提高盲采成功率;运用Fluent软件进行分析不同转速下花丝运动情况,确定负压风机适宜为2 400 r/min。     

可移动式红花收获装置的设计

针对目前红花采摘机械化程度不高,采摘困难、效率低、劳动强度高的情况,提出可移动式红花采收方式.基于红花植株高低不齐、果球分布紊乱、种植模式不统一的特性,要求红花收获机不仅要有较强的适应性和灵活性,同时还要保证采摘效率和花丝质量.综上所述,本文设计可移动式红花收获装置,可多人同时进行工作,提高采摘效率,降低劳动强度.     

红花花球螺旋输送搅龙的设计优化与仿真

针对红花花球生长高度差异大而导致红花收获困难的问题,设计了一种螺旋输送红花花球搅龙。利用搅龙对不同高度的花球实现分类,使不同高度的花球在不同时段内位于同一高度,提高了整株花丝采净率。分析影响螺旋输送搅龙转速的因素,利用解析法获得搅龙转速与整个装置前进速度、挡板间距,以及前、后梳理器交接处距离之间的关系。运动仿真表明:当挡板间隙10mm、前后梳理器交接处间距50mm、搅龙螺距120mm、装置前进速度为0. 5m/s、搅龙转速大于50r/min时,红花花球集聚搅龙传送花球效果显著,有利于红花丝的采摘,可提高采摘效率。为验证装置的可行性和仿真试验结果,进行了田间试验,结果表明:该装置对不同高度的红花花球分类集聚效果明显,提高了红花花丝的整株采净率。     

梳夹式红花采摘试验台的设计与试验

目前,红花丝的采摘主要靠人工采摘,劳动强度大,效率低,严重限制了红花产业化发展。为实现红花丝机械化采摘,研制了一种梳夹式红花采摘试验台。采摘试验台主要由控制箱、采摘头、动力传动系统及限位机构组成,采用端面凸轮与梳夹齿组合的方式,由限位杆将花球固定在合适的采摘位置,定、动梳齿夹紧花丝一并旋转,实现红花花丝与果球的分离。试验台旨在为红花采摘机的研制提供试验测试平台,工作性能稳定,为梳夹式红花丝采摘机的设计提供了基础条件。     

基于红花力学特性的梳夹式采摘机构的设计与试验

由于红花特殊的物料特性,目前花丝尚未实现机械化采摘。为了提高红花的采摘效率及作业质量,以新疆区域主栽品种无刺红花为试验对象,对红花花丝进行夹持拉拔和压损试验。分析了含水率、拉拔速度即花丝夹持根数对花丝与种球之间抗拉力的影响,得到了抗拉力与各因素的参数关系及避免花丝损伤的可靠夹持力范围。对梳夹式采摘机构进行理论设计,推算出夹持力与花丝夹持根数、含水率及安全夹持摩擦因数的关系。根据夹持参数理论模型,结合红花夹持采摘的力学特性试验数据,搭建试验台,利用应变测力系统,对花丝的夹持采摘特性进行了测试。试验结果表明:实际夹持力测试数据与理论计算数据无显著性差别,从而验证了理论设计的可靠性。对开花3~4天、含水率60%~75%的红花植株进行采摘试验,其夹持采摘成功率达到80.2%。     

基于TRIZ理论的红花丝盲采装置设计与试验

针对红花花球分布层次不齐造成机械采收效率低等问题,设计一种红花丝盲采装置。通过分析人工手采摘红花丝的过程,利用TRIZ理论,建立红花丝采摘的物质-场模型,得出红花丝最佳采摘方案为利用采摘齿与红花丝碰撞的盲采。采用凸轮机构作为红花丝采摘的驱动机构,利用TRIZ理论的冲突矩阵对应的发明原理,对凸轮机构的结构进行改进,使凸轮机构完成红花丝的夹紧与拉拔两个驱动。设计了一种新的弧形采摘齿,解决了红花丝漏采难题。利用Creo软件建立红花丝盲采装置的三维模型,并研制样机进行试验,试验结果表明,当该装置前进速度为0.5 m/s,采摘齿转速大于6 r/s时,红花丝的采摘效果最佳,采净率约为90%。     

梳夹式红花采收装置机组布局参数优化试验

为提高梳夹式采收装置的作业质量,利用实验室研制的梳夹式采收装置试验台,以新疆裕民无刺红花为试验对象,以顶部位置差、顶部高度差、中间位置差和中间高度差为影响因素,以整株采净率、含杂率和采摘质量度为评价指标,进行四因素五水平正交中心组合优化试验。通过Design Expert 10(32-bit)软件,建立了评价指标和各影响因素的数学回归模型,分析了显著因素对评价指标的影响,确定了最优参数组合为:顶部位置差198mm,顶部高度差108mm,中间位置差200mm,中间高度差135mm。在该参数组合下,取植株顶部80%以上花球开花后1~5天的红花(含水率≥44.6%)进行花丝采摘试验,结果表明:整株采净率为79.55%,含杂率为1.52%,采摘质量度为0.9,效果理想。本研究为梳夹式红花采收机具的设计提供了参考依据。     

苹果采后加工碰撞损伤影响因素研究

针对苹果在清洗、分级和包装等采后加工过程中损伤率较高的问题,以红富士苹果为试验材料,利用自制的苹果跌落试验台,研究跌落高度、果实质量、碰撞材料对苹果碰撞损伤的影响.通过3因素3水平正交试验,分析试验因素对苹果碰撞损伤体积影响显著性;并通过试验确定苹果在2种碰撞材料下的碰撞损伤临界跌落高度.试验结果表明:影响苹果碰撞损伤...     

牵引式方捆捡拾车原理研究

介绍了一种牵引式方捆捡拾车,该捡拾车可一次完成草捆的捡拾、装载和码垛等多项工序,极大地提高了工作效率。阐述了牵引式方捆捡拾车的基本结构,并研究了液压系统、操作机构的工作原理,为以后草捆捡拾车的研制及改进提供技术支撑。      

基于YOLOv3算法与3D视觉的农业采摘机器人目标识别与定位研究

为解决目前农业采摘机器人目标难以识别与定位的问题,在原有农业采摘机器人的基础上,提出一种改进YOLOv3算法和3D视觉技术相结合的方法,实现目标的准确识别和精准定位,并利用标定完成目标坐标系和机器人坐标系的转换。通过试验分析改进YOLOv3算法的性能,并与之前的YOLOv3算法、Fast RCNN算法和Faster RCNN算法进行综合比较,研究表明所采用的改进YOLOv3算法和3D视觉具有较高的识别准确度和定位精度,识别准确率分别提高55%、9%、1.4%,最大定位误差分别降低0.69、0.44、0.28 mm,可以较好地完成后续采摘工作,对于农业机器人的发展具有重要的参考价值。     

圆形水果采摘机械手运动学分析与仿真

针对目前水果采摘劳动强度大、作业效率低及危险等问题,设计一种六自由度圆形水果采摘机械手。采摘机械手采用液压和气动系统相结合的方式实现升降、俯仰及快速采摘,且采用D-H法建立了各连杆坐标系,并对其进行运动学正解和反解分析;最后,运用Adams和Matlab对采摘机械手进行运动轨迹、夹紧力及工作空间的仿真分析。结果表明:机械手采摘的高度范围为230~5 100 mm,末端执行器关节的旋转角度为0°~280°,弧形手抓最大夹紧力为22 N,工作空间内的工作点分布均匀对称且水平方向上可360°旋转。通过仿真可有效地看出各连杆之间运动平稳,验证运动学分析的正确性,为进一步的研究提供理论基础。     

红花丝采摘装置的凸轮机构运动失真研究

针对红花丝采摘装置漏采的问题,对其采摘装置进行动力学分析。研究表明:凸轮机构的运动失真是导致采摘性能降低主要因素,表现为凸轮与推杆顶端出现局部脱离,造成冲击振动,带动安装在推杆上的动齿与主轴上的定齿振动,导致红花丝夹不紧,出现漏采现象。为此,建立了推杆在弹簧作用下的动力学模型,利用MatLab软件对推杆在弹簧作用下动力学模型进行了分析,调整该模型参数,使凸轮回程型线产生对推杆的支持力始终小于弹簧的弹力,保证凸轮与推杆始终接触,消除动齿与定齿的振动,降低红花丝采摘装置漏采率,改善红花丝采摘装置的运动性能。同时,对凸轮升程型线进行设计,通过Creo软件仿真,推杆运动平稳,通过高速摄像验证设计理论的正确性,提高了红花丝采摘装置的采净率。     

对辊式红花采收实验台的设计与研究

为满足红花收获机械的发展要求,在消化吸收我国现有的红花收获机及对辊式收获技术的基础上,创新设计了对辊式红花收获试验台。以采摘机采摘头为对象,通过对采摘头工作原理及参数的分析,确定了该试验装置的基本结构参数,试制了该对辊式红花收获验台。整机包括支撑滑动机构和调整机构,重点对间隙调整机构进行了设计,利用该装置可以完成对辊间隙、胶辊直径和胶辊转速的调节,并以此为影响因素,对采净率、破碎率等评价指标进行分析及优化,旨在为辊式采收机具的设计提供参考依据。该装置为红花采收机的研制及采收性能的分析提供了实验测试平台,对实验台关键受力部位进行了受力分析,并对实验流程提出了合理建议。经验证,该采收实验装置工作性能稳定,对采收机采摘头的设计具有实际指导意义。     

气力-切割组合式红花丝采摘器气流场力学特性分析

针对目前采用气力-切割组合式红花丝采摘器收获时破碎率高的问题,提出在切割分离前增加梳理整形环节的思路,使粘附在果球上的冠状红花丝在负压气流场中竖立悬浮,显露出红花缩颈切割部位,便于准确切割,从而减少红花丝破碎率。利用空气动力学理论,以提高吸附效率为优化目标,建立红花丝在气流场作用下梳理整形过程的动力学模型,揭示气流的流动变化规律。试验测得裕民无刺红花花丝最大迎风面积为11~4 0 mm2,当负压气流速度大于2.78 m/s时,即可完成红花丝的梳理整形。