牽引式果園采摘作業(yè)平臺設計與研究.pdf

1、我國是水果種植和生產(chǎn)大國，但是目前國內(nèi)大多數(shù)果園的鮮果采收作業(yè)仍主要依靠人工，國內(nèi)的果園采收作業(yè)平臺無法滿足實際需求;與此同時，采摘機器人還處在實驗室研發(fā)階段，短期內(nèi)難以大規(guī)模應用。因此，研發(fā)適用于現(xiàn)代果園的采摘作業(yè)平臺契合當前現(xiàn)代果園推廣應用的趨勢。
　　本文在上述結論基礎上，提出了一種果園采摘方案，設計研發(fā)了牽引式果園采摘作業(yè)平臺，并試制完成一臺樣機，利用樣機完成了相關試驗，主要研究內(nèi)容與結論包括:
　　(1)分析了國內(nèi)

2、外果園作業(yè)平臺的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，提出我國果園機械裝備研究和發(fā)展存在的問題。在此基礎上，針對矮砧密植化蘋果園的鮮果采收環(huán)節(jié)，提出一種基于人工采摘的“雙側、三高度、六工位”采摘方案，利用分層作業(yè)的方法來解決人工采摘高度不足的問題，通過集成果實輸送和裝箱過程，實現(xiàn)蘋果從輸送到裝箱的整個流程的自動化，保證了采摘的連續(xù)性，大大提高作業(yè)效率，降低勞動強度。
　　(2)結合現(xiàn)代果園行間距、樹高、冠幅、掛果高度等數(shù)據(jù)，利用人機工程學原理和CATI

3、A軟件人機工程學分析模塊對平臺的主要尺寸進行設計，確定平臺最小寬度為2.5m，采摘工作臺最佳采摘高度為0cm、80cm、140cm，工作臺可調(diào)節(jié)高度為0cm、20cm、40cm、60cm，利用三維軟件對各組成部分進行建模，分析工作原理，完成平臺初步設計。
　　(3)對作業(yè)平臺的果實輸送系統(tǒng)、驅動與控制系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和果箱承載與落箱機構進行了設計。果實輸送系統(tǒng)的設計充分考慮了果實機械損傷機理，利用三級傳送裝置實現(xiàn)蘋果從采摘工位到果箱

4、的傳送過程，對各級傳送裝置的空間布置、結構尺寸和工作原理進行了深入的設計與分析。設計完成平臺的驅動和控制電路，并對垂直傳送裝置自動提升控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構進行重點研究，傳送方案可行，滿足傳送要求。
　　(4)對關鍵的零部件進行分析和計算。充分利用相關理論知識，結合ANSYS有限元分析軟件，分析和計算了底盤和采摘工作臺的受力情況，對車軸進行強度校核，對垂直傳送裝置的傳動系統(tǒng)進行設計和計算。計算結果表明:底盤的最大變形量為3.62mm，

5、最大應力為65.69MPa，車軸的最大變形量為0.05mm，最大應力為87.26MPa，兩者強度均滿足實際要求;采摘工作臺最大變形量為1.81mm，最大應力為60.62MPa，強度滿足要求，但存在支撐不足和應力集中的問題，需要通過增加支撐單元的方式進行改進。
　　(5)試制樣機，并利用樣機完成了多項試驗。試驗結果表明:樣機的主要技術參數(shù)與設計方案基本一致;垂直傳送裝置的自動提升控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構能夠較好地實現(xiàn)自動提升，實際相對誤差