咬合式柑橘采摘末端执行器优化设计与试验

作     者：马锃宏 余煌 谭励 杜小强 

作者机构：浙江理工大学机械工程学院 浙江省种植装备技术重点实验室 农业农村部东南丘陵山地农业装备重点实验室(部省共建) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：浙江省重点研发计划项目(2023C02053) 浙江省自然科学基金项目(LGN22C130006、LD24E050006) 国家自然科学基金项目(32372004) 

主　　题：柑橘 采摘 末端执行器 咬合式 剪切 

摘      要：针对柑橘自动化采摘末端执行器剪切果柄难度大的问题，设计了一种采用球形闭合进行咬合剪切果柄的柑橘采摘末端执行器。对柑橘果柄进行了剪切力学特性研究，通过对果柄直径、剪切速度、果柄斜角、树叶阻挡数、刀片间隙这5个因素进行剪切试验，基于最小二乘法多项式拟合建立响应面进行影响因素分析；对末端执行器进行几何建模，并以控制刀片间隙为主要约束条件，以增大拢果定位容差为优化目标建立参数优化模型，优化后拢果定位容差由9.2%～48.8%提升到26.0%～71.7%；对关键部件进行了有限元仿真，仿真得到了球壳变形对刀片间隙的影响结果。最后设计了柑橘采摘末端执行器样机，在柑橘果园进行了实地采摘剪切性能测试，直径小于等于4mm的果柄采摘断柄成功率达95%，满足柑橘采摘要求。