根茎类中药材仿生挖掘铲的设计与试验

【目的】针对挖掘阻力制约根茎类中药材收获机械发展这一问题。【方法】基于蝼蛄前足趾构型，设计了一种仿生挖掘铲。通过CAXA软件获取前足爪趾轮廓曲线，利用MATLAB进行轮廓曲线的提取，并借助EXCEL得到拟合曲线方程；根据轮廓曲线在SolidWorks建模软件中建立仿生挖掘铲模型，采用ANSYS Workbench软件对挖掘铲进行应力应变分析；最后通过土槽和田间试验检测挖掘铲减阻效果和挖掘性能。【结果】仿真结果表明，仿生挖掘铲强度能达到使用性能要求；环形土槽试验表明，仿生挖掘铲相较于平面铲具有一定的减阻功效；田间试验表明，仿生挖掘铲具有良好的挖掘效果。【结论】在铲面末端高度100mm到160mm的范围内，仿生铲所受阻力均小于平面铲，该研究能为根茎类药材收获机减阻降耗提供理论参考和设计依据。