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成簇沙果采摘末端执行器设计及试验研究

作     者:李三平 王琦宇 吴立国 袁龙强 齐佳美 孙腾佳 

作者机构:东北林业大学机电工程学院 国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所 

出 版 物:《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)

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:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(CAFYBB2020MB010) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2572014BB06) 

主  题:成簇沙果采摘 末端执行器 响应面优化 采摘成功率 

摘      要:针对成簇类沙果机械采摘过程中采摘成功率低、易损伤果实及采摘方式不合理的问题,根据沙果的相关特性参数,本文设计出一种刚柔耦合的采摘末端执行器,其利用硅胶制作软体手指包裹沙果,采用对切的方式对沙果果梗剪切从而采摘成簇类沙果;该末端执行器存在着三个变量,分别为剪切气压、包裹气压、刀片厚度,且对采摘成功率均有一定影响,通过预试验确定各个参数的影响及取值范围进行单因素试验,结合单因素试验结果进行三因素三水平的响应面分析,研究各因素采摘成功率的交互影响;以三果、四果、五果的采摘成功率为响应值建立二次回归模型。以采摘成功率对各因素进行优化,结果表明:各因素对采摘成功率的影响大小为:剪切气压刀片厚度刀片厚度,且当剪切气压0.26 MPa,刀片厚度0.4 mm,包裹气压0.09 MPa时,沙果采摘末端执行器拥有最高的采摘成功率,三果、四果、五果采摘成功率分别可达100%、100%、91.29%;对优化后的参数进行验证,结果表明,沙果采摘末端执行器能完成采摘任务,且三果、四果、五果的采摘成功率达到100%、100%、91%,可以验证优化结果并达到预期要求。

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