牽引式果園采摘作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、我國(guó)是水果種植和生產(chǎn)大國(guó)，但是目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)果園的鮮果采收作業(yè)仍主要依靠人工，國(guó)內(nèi)的果園采收作業(yè)平臺(tái)無(wú)法滿足實(shí)際需求;與此同時(shí)，采摘機(jī)器人還處在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，短期內(nèi)難以大規(guī)模應(yīng)用。因此，研發(fā)適用于現(xiàn)代果園的采摘作業(yè)平臺(tái)契合當(dāng)前現(xiàn)代果園推廣應(yīng)用的趨勢(shì)。
　　本文在上述結(jié)論基礎(chǔ)上，提出了一種果園采摘方案，設(shè)計(jì)研發(fā)了牽引式果園采摘作業(yè)平臺(tái)，并試制完成一臺(tái)樣機(jī)，利用樣機(jī)完成了相關(guān)試驗(yàn)，主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論包括:
　　(1)分析了國(guó)內(nèi)

2、外果園作業(yè)平臺(tái)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，提出我國(guó)果園機(jī)械裝備研究和發(fā)展存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)矮砧密植化蘋(píng)果園的鮮果采收環(huán)節(jié)，提出一種基于人工采摘的“雙側(cè)、三高度、六工位”采摘方案，利用分層作業(yè)的方法來(lái)解決人工采摘高度不足的問(wèn)題，通過(guò)集成果實(shí)輸送和裝箱過(guò)程，實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果從輸送到裝箱的整個(gè)流程的自動(dòng)化，保證了采摘的連續(xù)性，大大提高作業(yè)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
　　(2)結(jié)合現(xiàn)代果園行間距、樹(shù)高、冠幅、掛果高度等數(shù)據(jù)，利用人機(jī)工程學(xué)原理和CATI

3、A軟件人機(jī)工程學(xué)分析模塊對(duì)平臺(tái)的主要尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定平臺(tái)最小寬度為2.5m，采摘工作臺(tái)最佳采摘高度為0cm、80cm、140cm，工作臺(tái)可調(diào)節(jié)高度為0cm、20cm、40cm、60cm，利用三維軟件對(duì)各組成部分進(jìn)行建模，分析工作原理，完成平臺(tái)初步設(shè)計(jì)。
　　(3)對(duì)作業(yè)平臺(tái)的果實(shí)輸送系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和果箱承載與落箱機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。果實(shí)輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分考慮了果實(shí)機(jī)械損傷機(jī)理，利用三級(jí)傳送裝置實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果從采摘工位到果箱

4、的傳送過(guò)程，對(duì)各級(jí)傳送裝置的空間布置、結(jié)構(gòu)尺寸和工作原理進(jìn)行了深入的設(shè)計(jì)與分析。設(shè)計(jì)完成平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)和控制電路，并對(duì)垂直傳送裝置自動(dòng)提升控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)研究，傳送方案可行，滿足傳送要求。
　　(4)對(duì)關(guān)鍵的零部件進(jìn)行分析和計(jì)算。充分利用相關(guān)理論知識(shí)，結(jié)合ANSYS有限元分析軟件，分析和計(jì)算了底盤(pán)和采摘工作臺(tái)的受力情況，對(duì)車軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，對(duì)垂直傳送裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明:底盤(pán)的最大變形量為3.62mm，

5、最大應(yīng)力為65.69MPa，車軸的最大變形量為0.05mm，最大應(yīng)力為87.26MPa，兩者強(qiáng)度均滿足實(shí)際要求;采摘工作臺(tái)最大變形量為1.81mm，最大應(yīng)力為60.62MPa，強(qiáng)度滿足要求，但存在支撐不足和應(yīng)力集中的問(wèn)題，需要通過(guò)增加支撐單元的方式進(jìn)行改進(jìn)。
　　(5)試制樣機(jī)，并利用樣機(jī)完成了多項(xiàng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:樣機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)方案基本一致;垂直傳送裝置的自動(dòng)提升控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠較好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提升，實(shí)際相對(duì)誤差