【摘要】：白蘆筍為多年生草本植物,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比一般蔬菜高5倍以上,具有抗癌保健功效,被譽(yù)為“蔬菜之王”。我國(guó)是蘆筍種植大國(guó),收獲面積占全球的90%,但以人工采收為主。白蘆筍需在筍尖即將出土?xí)r挖土收獲,因其采收時(shí)間為早上或傍晚,采收時(shí)間比較集中,人工采收工作量大、效率低。國(guó)內(nèi)白蘆筍采收多為人工手持采筍刀收獲,勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低;國(guó)外現(xiàn)有的白蘆筍收獲機(jī)為一次性收獲,即不區(qū)分蘆筍生長(zhǎng)狀況、筍芽長(zhǎng)度,從根部將其一次性切割,破壞性強(qiáng),損傷率高,嚴(yán)重降低了蘆筍產(chǎn)量。白蘆筍的選擇性、高效、低損傷采收問(wèn)題已成為制約我國(guó)蘆筍產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,亟需實(shí)現(xiàn)白蘆筍的機(jī)械化采收。由于缺少可以實(shí)現(xiàn)智能化、選擇性采收白蘆筍的機(jī)械,項(xiàng)目組提出了基于機(jī)器視覺(jué)的自走式智能型白蘆筍選擇性收獲機(jī)的研制,本論文在項(xiàng)目組課題的基礎(chǔ)上研究一種應(yīng)用于白蘆筍選擇性采收機(jī)械上的末端執(zhí)行器。本文針對(duì)自行設(shè)計(jì)的白蘆筍選擇性采收末端執(zhí)行器,分析其與白蘆筍、土壤之間的相互作用過(guò)程,推導(dǎo)一種入土驅(qū)動(dòng)力、剪切力和夾持力的計(jì)算方法,并通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和DEM仿真對(duì)3個(gè)驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行定量描述。通過(guò)單因素和多因素試驗(yàn)確定最優(yōu)參數(shù)組合方案,并進(jìn)行室內(nèi)采收試驗(yàn),具體內(nèi)容如下:1.首先確定白蘆筍采用先剪切再夾持拔取的采收方案;借助三維建模軟件對(duì)白蘆筍選擇性采收機(jī)械進(jìn)行整機(jī)建模;并對(duì)白蘆筍選擇性采收機(jī)械上的關(guān)鍵采收部件進(jìn)行兩代設(shè)計(jì)。2.通過(guò)對(duì)末端執(zhí)行器整體結(jié)構(gòu)、夾板彎曲角度以及刀片護(hù)板進(jìn)行設(shè)計(jì),確定末端執(zhí)行器各部分的結(jié)構(gòu)關(guān)系,并針對(duì)末端執(zhí)行器完成入土、剪切和夾持等動(dòng)作所需的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析,分別建立入土驅(qū)動(dòng)力、剪切力和夾持力的靜力學(xué)模型,推導(dǎo)出了入土驅(qū)動(dòng)力、剪切力和夾持力的計(jì)算公式。3.對(duì)白蘆筍的物理特性進(jìn)行測(cè)試,通過(guò)剪切實(shí)驗(yàn)和壓縮實(shí)驗(yàn)獲得白蘆筍的剪切強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度,確定末端執(zhí)行器在剪切白蘆筍時(shí)所需的最小剪切力,以及末端執(zhí)行器在夾持白蘆筍時(shí),為了實(shí)現(xiàn)順利采收并對(duì)其不造成損傷所需的最大夾持力。4.從DEM仿真角度建立白蘆筍-末端執(zhí)行器-土壤模型,并對(duì)采收過(guò)程進(jìn)行離散元仿真,分析兩種白蘆筍采收末端執(zhí)行器的入土驅(qū)動(dòng)力,選擇最優(yōu)的末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)方案。并對(duì)其進(jìn)行離散元仿真分析,確定末端執(zhí)行器完成白蘆筍剪切和夾持動(dòng)作所需的剪切力和夾持力。5.通過(guò)單因素和多因素正交試驗(yàn),針對(duì)影響白蘆筍采收效果的入土驅(qū)動(dòng)力、剪切力、夾持力等因素進(jìn)行了采收試驗(yàn),在采收過(guò)程中對(duì)末端執(zhí)行器剪切和夾持情況進(jìn)行觀測(cè);測(cè)量為末端執(zhí)行器提供入土驅(qū)動(dòng)力、剪切力和夾持力的大小,以采收試驗(yàn)中的采收成功率和損傷率為評(píng)價(jià)指標(biāo),獲得白蘆筍采收最優(yōu)采收參數(shù)組合方案。利用多因素試驗(yàn)確定的采收參數(shù)進(jìn)行室內(nèi)采收試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的白蘆筍選擇性采收末端執(zhí)行器能夠完成采收工作并實(shí)現(xiàn)低損傷采收,可作為采收部件應(yīng)用于白蘆筍選擇性采收機(jī)械。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S225.92

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本文編號(hào)：2645506