荔枝采摘器关键部件研究进展

荔枝是我国南方特色水果,其产量居世界之首。目前,荔枝主要的采摘方式为人工采摘,迫切需要实现机械化、自动化和智能化采摘。针对荔枝采摘器的各个部分进行分析,梳理了现有的关于荔枝采摘器的研究成果与学术观点。荔枝采摘机器人一般包括末端执行器、执行机器人、辅助升降平台和视觉系统。在视觉系统中,荔枝果实和果梗的准确识别和精准定位是一大难题,需要合理选择相机、镜头,并合理布置其位置,同时不断改进识别和定位算法。为满足荔枝产业高效、无损的采摘需求,机械化、自动化、智能化的采摘装备是荔枝采摘器未来的发展趋势。     

葡萄果实碰撞损伤试验研究及有限元分析

针对葡萄在收获、储运过程中的碰撞损伤问题,对其进行不同高度的跌落碰撞试验,采用高速摄像机拍摄碰撞过程,分析跌落碰撞速度与果实碰撞损伤程度之间的关系;进行应力松弛试验;基于ABAQUS建立葡萄果实碰撞力学模型,进行跌落碰撞仿真试验,并对其进行有限元分析,将有限元分析结果与碰撞试验结果进行比较。结果表明:当葡萄的碰撞速度从0.5m/s增大到3m/s时,变形量从1.1mm增加到4.2mm,恢复系数由0.5减少到0.4;当葡萄碰撞速度达到1.5m/s时,果实内部开始发生较大损伤,此时内部最大碰撞应力为0.19MPa;当碰撞速度≤1.5m/s时,所建立的葡萄果实碰撞力学模型具有很高的精度,误差为8%。     

旋转剪刀式荔枝采摘机采摘机理分析与结构设计

为减少荔枝采摘的劳动强度,结合荔枝果实分布特点及保鲜特性,对荔枝采摘机理进行了分析,并设计一种旋转剪刀式荔枝采摘机。在总体设计的基础上,对剪切部件中切割刀片的结构进行了优化。分析采摘过程中切割刀片的受力情况,结果显示安装座传递至切割刀片的转矩为238.75Nm,枝条对切割刀片的最大反向作用力为3851N,切割刀片在剪切过程中受到的最大切应力为23.02Mpa,由此得出切割刀片的安全系数为8.99。分析结果验证了切割刀片结构设计的可靠性和采摘机理的可行性,为其结构的进一步优化及采摘机理的研究提供了依据。     

果蔬采摘机器人研究进展

综述了果蔬采摘机器人的国内外研究现状,介绍了目前大部分典型的果蔬采摘机器人的研究成果。通过分析大部分采摘机器人的工作情况、功能、存在问题,指出了目前采摘机器人的应用与研究过程中的主要难点与制约因素,提出了研究开发的方向与关键技术。     

果蔬采摘机器人研究综述

概述了国内外果蔬采摘机器人的研究现状,通过对目前比较典型的几种果蔬采摘机器人的工作情况分析研究,总结出目前果蔬采摘机器人在研发过程中存在的主要问题,同时对果蔬采摘机器人的研究趋势作出预测。     

采摘机器人的研究现状和发展趋势

采摘机器人是农业机器人的一个重要分支,对未来农业机械化、自动化以及智能化起着重要的作用.研究主要介绍了近几年国内外对采摘机器人的研究现状及成果,同时对采摘机器人的发展趋势做出了分析.     

基于咬合型末端执行器的柑橘采摘机器人采摘姿态研究

针对采摘机器人视觉系统在复杂自然环境中无法准确提供柑橘果实生长姿态,进而导致采摘成功率下降的问题,基于柑橘采摘机器人咬合型末端执行器提出了一种最佳采摘姿态确定方法。该方法依据末端执行器构型参数,建立其采摘姿态对果实中心位置影响的性能评价函数,并使用该函数计算得到执行器最佳采摘姿态。通过搭建采摘实验平台和设计采摘实验,对计算出的最佳采摘姿态进行验证。实验结果表明,与一般的水平采摘姿态相比,采用最佳采摘姿态评价方法优化后的采摘姿态,在进行柑橘采摘时采摘成功率提高26.32%。     

缓冲材料降低苹果碰撞损伤的研究

缓冲材料的物理特性与厚度对苹果的碰撞损伤有显著的影响,当缓冲材料的弹性模量较小时,缓冲性能较好,随着缓冲材料弹性模量的增大,碰撞与接触面积逐渐减小,最大加速度与损伤体积相应增大,在一定范围内,随着缓冲材料厚度的增加,碰撞时间与接触面积线性增加,最大加速度与损伤体积相应减小。     

基于TRIZ理论的蓝莓采摘机器人设计

介绍了发明问题解决理论(TRIZ)的一些基本原理及应用方法.对其中40个发明原理、冲突解决矩阵、物质-场分析进行说明,并应用到蓝莓采摘机器人进行的具体设计研究.提出了蓝莓采摘机器人的总体设计方案,着重对末端执行器和机械手自由度、手腕、手臂的运动形式进行分析设计.     

西瓜冲击力学特性及损伤分析研究

【目的】通过对不同因素下的西瓜进行跌落试验,以研究其冲击力学特性以及损伤与每个因素的相关性。【方法】以内蒙古和林格尔"西农八号"西瓜为试验对象,用单因素试验方法,分别研究了跌落高度、西瓜质量、碰撞材料及碰撞材料层数等物理参数对西瓜的碰撞加速度峰值和最大变形量等参数的影响。【结果】跌落高度和西瓜质量对加速度峰值影响显著;加速度峰值与跌落高度正相关,与西瓜质量负相关;瓦楞纸的缓冲能力优于网状聚乙烯泡沫塑料,碰撞材料的缓冲能力与冲击加速度峰值和最大形变量呈负相关。【结论】跌落高度和西瓜质量对西瓜的力学特性影响显著,且力学特征及损伤与跌落高度、西瓜质量的回归方程相关系数R2都大于0.972。     

马铃薯跌落碰撞时的接触应力分布特性

【目的】研究马铃薯跌落碰撞时的损伤原理。【方法】采用Prescale感压胶片和高速摄像技术测量在不同跌落高度马铃薯与5种材料碰撞时的接触应力分布特性和规律,确定马铃薯损伤和接触应力分布的关系。【结果】正交试验的响应曲面分析表明,碰撞材料、跌落高度、马铃薯质量对马铃薯碰撞的冲击压缩变形量影响显著,且影响程度由大到小为碰撞材料跌落高度马铃薯质量。研究结果发现,碰撞材料为65Mn钢、跌落高度为300 mm时,马铃薯开始出现损伤,碰撞材料为塑料ABS、土块、马铃薯和丁晴橡胶、跌落高度为400 mm时,马铃薯开始出现损伤。跌落高度200～800 mm,接触应力≤0.50 MPa占主要的接触面积,对马铃薯的损伤起主要贡献作用。马铃薯与不同材料碰撞在跌落高度400 mm (65Mn钢300 mm)时,接触应力≤0.20 MPa的区域占主要的接触面积,在跌落高度≥400 mm (65Mn钢≥300 mm)后,接触应力(0.20,0.60] MPa的区域为主要接触面积,0.20 MPa为马铃薯跌落碰撞损伤的临界应力。跌落高度与接触面积呈高度线性正相关,决定系数(R~2)均大于0.95。接触应力和接触面积的乘积(碰撞冲击力)与冲击压缩变形量呈高度线性相关,R~2大于0.96。【结论】建立的马铃薯碰撞损伤的线性回归模型能够准确预测和评估马铃薯跌落碰撞损伤。     

缓冲装置对苹果跌落冲击影响的试验研究

针对苹果采后分选及装箱过程存在跌落损伤的问题,对减缓苹果跌落冲击的参数组合进行研究。以缓冲材料、缓冲厚度和跌落高度为影响因素,以撞击力和损伤体积为响应值,通过单因素试验确定各因素对响应值的影响规律;基于单因素试验结果,利用响应面试验获取最优缓冲参数组合。单因素试验结果表明：缓冲材料对苹果的缓冲作用由强到弱依次为珍珠棉>假草坪>硅橡胶>气泡膜;当缓冲厚度分别为3、5、8、10和12mm时,随着缓冲厚度的增大,苹果跌落撞击力及损伤体积逐渐减小;当跌落高度分别为10、20、30、50和70mm时,随着跌落高度的增大,苹果跌落撞击力及损伤体积逐渐增大。响应面试验结果表明：最优缓冲参数组合为,缓冲材料珍珠棉,缓冲厚度12mm,跌落高度10cm,此时撞击力为2.61N,损伤体积为8.52mm3;对最优缓冲参数组合进行试验验证,结果的绝对误差均小于5%,优化缓冲参数组合结果可靠。