仿生蝗虫口器破茬装置设计

针对中国东北地区春季免耕播种作业存在玉米根茬破除效率低、切割作业扭矩大和功耗高等技术难题,该文以蝗虫口器结构(多段阶梯锯齿状)和运动方式(双上颚异向等速咬合)为仿生原型,设计一种可实现高效破茬作业的耦合仿生破茬装置。该文通过仿生构建、机构设计、理论分析、参数优化、Arduino系统和智能控制等方法设计了行星齿轮变速机构和智能速度控制系统等关键部件,其中仿生破茬刀片可还原蝗虫口器多段阶梯锯齿状结构,行星齿轮变速机构和智能速度控制系统组成仿生驱动系统,可模拟出双上颚异向等速咬合运动方式,从而实现了运动方式与形态结构的耦合仿生。对比试验分析表明,仿蝗虫口器破茬装置可降低切割作业扭矩26.6%-31.6%,降低作业功耗21.9%-26.1%。该文工作验证了耦合仿生方法可以显著提高破茬效率,为免耕播种机的破茬装置设计提供了技术参考。