便携式棉花采摘机械手结构参数优化研究

我国作为棉花种植的大国,各地区棉花的采摘存在较大的差异,导致棉花采摘的成本增高,效率低下。在对新疆棉花采摘过程所面临的问题进行研究,结合当地采摘要求,对便携式棉花采摘机械手进行优化设计。在给定的约束空间下,综合考虑自由度、作业区域、作业效率、机械手长度及转角等多方面因素后,构建采摘机械手范围的函数模型,利用MATLAB工具箱对模型进行优化计算,求解采摘机械手的结构参数。优化后的结果为:大臂长L_4=380 mm,小臂长L_5=420 mm,大小臂的范围角分别为:θ_(4max)=134°和θ_(5max)=116°,优化后的采摘机械手操作简便,具有高自由度,能够灵活作业,可同时采摘四行棉花且避免重复作业,效率大幅提高,并且能达到97.5%的落地棉率。同时,便携式采棉机械手价格较低,可被大部分种植农户接受,具于广阔的应用空间。