蓝莓植株机械采摘振动特性研究与采摘实验台的设计
发布时间：2021-04-16 09:29
近些年,我国蓝莓产业迅速兴起,蓝莓的种植面积逐年增加。蓝莓果实成熟时期短、劳动强度大、占用人力成本高,人工采收效率较低,采收不及时是目前产业面临的较大问题,造成巨大的经济损失和资源浪费。果实自动化采摘是未来的发展趋势,研究蓝莓植株的振动特性和振动理论,对于完善蓝莓采摘机设计和推广蓝莓采摘机应用具有重要的意义。分析蓝莓植株振动采摘原理,根据植株生长形态建立蓝莓植株振动模型,对振动模型进行变换得到不同振动状态下的输出响应,根据输出响应求解果实的采摘力。通过传感器采集系统对植株自由振动形势下的响应曲线进行采集,根据植株自由衰减振动位移曲线图计算植株基频和阻尼比。分析处理形成的频谱特性曲线,确定在蓝莓采摘合理频率范围内植株的谐振频率,研究植株在同一测点3个方向上的频谱曲线谐频点,获取不同频率下的幅值表现。分析蓝莓采摘作业形式、采摘机械设计要求,设计了一种蓝莓采摘振动实验台。对实验台的采摘机构和实验台的移动装置进行了对比与设计,对关键零部件进行选型分析,并对危险构件进行了强度和疲劳强度校核,完成对实验台的搭建。利用正交试验法对实验台的工作参数进行组合,以蓝莓振动输出响应与最佳采摘激振力响应范围比...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１蓝莓树丛?
?】绪论???１绪论??１．１论文研究背景与意义??１．１．１论文背景??蓝莓，又名越桔、黑豆树、都柿、蛤塘果等，果实呈深蓝色，接近球型，是一种小??灌木类树种。原生于北美洲与东亚，分布于多个国家和地区。蓝莓品种众多，且外形相??似，根据种植环境不同可按高度来划分，大致分为矮丛、半高丛和高丛三种。蓝莓单果??重量大概分布在〇．５－２．５ｇ之间＋３】，如图１－１所示为蓝莓种植树丛，图１－２所示为蓝莓果??实，蓝莓果实即可直接食用，又可加工成各种果干、果汁以及其他营养品。蓝莓果实中??含有丰富的营养成分，是世界粮农业组织推荐的五大健康水果之一。除了良好的营养保??健作用，还对软化血管、抗癌、强心、增强人体免疫等方面有所帮助ｈｉ??■ｍＦＭ??ｉｉＭＩ??图１－１蓝莓树丛?图１－２蓝莓果实??美国是世界上最早对蓝莓进行栽培的国家，至今己有百年左右的历史，选育出的优??良品种多达一百多种，可以对应不同的气候条件栽培，在美国各州形成了不同的蓝莓产??区？。我国对蓝莓种植研宄的时间略晚，是由江苏省中国科学院植物研宄所和吉林农业??大学首先进行培养和建立种植基地，至今仅有４０年的时间，中科院植物研宄所的研究??主要围绕南方适栽种类，而吉林农业大学主要以北方的适栽种类为主。近些年蓝莓种植??发展较快，资料显示，从２００８年至２０１６年，在全球范围内，蓝莓的种植面积达到了??１３．５?／ｉ公顷，年产量达到了?６５．５万吨虽然产量逐年增长，但美洲勺世界总种植面积??的比例在逐渐下降，而亚洲增速较快，其：七要原因來自于中国因素。截止到２０１７年，??蓝莓在中国的种植面积己经达到了?３．１２万公顷，而十年前国内种植面积仅有丨３２６
?东北林业大学硕士学位论文???摘装置末端布置一排相应大小的棍棒，通过其往复摆动产生振动进行采摘，如图１－３所??示，旋转振动式即旋转振动棒进行拍击从而采摘，如图１－４所示。??随着科技的发展，机器人开始在生活中的各个方面得到应用，日本、美国及欧洲等??发达国家学者们率先开展了对采摘机器人的大量科研工作，相继研制出了橘子、苹果、??西红柿等水果采摘机器人。但是这些机器人由于生产费用过高无法得到普及，另外还存??在定位识别功能不成熟、采摘耗时等问题，导致无法供应于小浆果类果实的采收。??图１－３摆动式蓝莓采摘机?图１－４旋转式蓝莓采摘机??１．２．２国内研究进展??我国林果机械采摘的研宄和发展历史较短，技术相对国外比较落后。目前的果园机??械采摘化程度很低，果园大多数为人工劳动，野外收获几乎全部由人工或借助简单的工??具完成，且工具采摘方式野蛮，对枝叶损伤较大。机械化发展严重滞后，已成为林果产??业化发展的重要约束。??国内对小型球果类与浆果类果实采收机械的研宄相对起步较早，但发展较慢。１９７０??年起，国内开始出现机械辅助人工采摘的采果器。１９８６年，东北农业大学张克孝等人研??制出了黑豆果采收机，使小浆果的机械采摘技术取得一定发展［１３］。２００６年，宁夏农林??科学院对机械化采摘展开研究，制造出适宜操作的枸杞振动采摘机，也可以对其他浆果??类果实进行釆摘，采摘效率提升明显。２００７年，新疆机械研究院研制出一种多功能果园??自走式采摘机，该机器具有采摘、修剪、喷药等多项作业形式。２００９年，新疆农垦科学??院设计出了一款林果采摘机，工作原理是通过安装在拖拉机上的振动器振落果实，主要??针对大枣等果实的收获
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外蓝莓加工技术与功能性成分研究进展[J]. 李斌,谢旭,孙希云,田金龙,王月华,束弛,孟宪军. 食品科学技术学报. 2019(05)
[2]基于SolidWorks的曲柄摇杆机构急回特性分析[J]. 孙应秋. 滁州职业技术学院学报. 2019(03)
[3]果实振动响应时的空中运动数学模型[J]. 许林云,刘冠华,宣言,周杰. 农业工程学报. 2019(16)
[4]蓝莓叶综合利用的研究进展[J]. 陈昌琳,阳翠,董顺文,王军. 食品工业. 2019(07)
[5]胶布带粘贴工艺研究中的正交试验设计方法[J]. 穆家琛,王海,何月洲,周季冰. 工程与试验. 2019(02)
[6]我国蓝莓产业现状和发展趋势[J]. 刘绍金,卢炜乐. 现代园艺. 2018(22)
[7]振动式林果采收机的机械化试验研究[J]. 刘斌. 农机化研究. 2019(05)
[8]蓝莓的营养价值及保健功能研究进展[J]. 李殿鑫,戴远威,陈伟,刘华. 农产品加工. 2018(04)
[9]蓝莓灌木振动特性分析及数值模拟[J]. 鲍玉冬,杨闯,赵彦玲,刘献礼,郭艳玲. 哈尔滨理工大学学报. 2018(01)
[10]矮丛蓝莓采摘机的机械结构设计[J]. 关慷慨,刘维,陈雪,刘通. 吉林化工学院学报. 2017(11)
博士论文
[1]基于刚柔耦合动力学分析的蓝莓采摘机理与影响因素研究[D]. 耿雷.东北林业大学 2017
[2]超几何函数与分数阶积分算子[D]. 罗旻杰.华东师范大学 2017
[3]树木风振特性试验研究与有限元分析[D]. 陶嗣巍.北京林业大学 2013
[4]蓝莓采摘机采摘策略及轨迹规划研究[D]. 李志鹏.东北林业大学 2011
[5]蓝莓机器视觉识别与标定技术研究[D]. 韩非.东北林业大学 2011
硕士论文
[1]麻江县蓝莓产业竞争力提升研究[D]. 胡海.贵州民族大学 2017
[2]手持式小浆果采收器设计与仿真分析[D]. 徐允飞.东北农业大学 2017
[3]树莓基础物理特性及振动采收参数的试验研究[D]. 傅岩州.东北农业大学 2015
[4]海棠果树粘弹性振动结构模型的研究[D]. 张敏敏.新疆大学 2015
[5]大兴安岭地区蓝莓产业发展研究[D]. 舒尧.吉林大学 2014
[6]振动式蓝莓采摘装置工作参数的试验研究[D]. 刘魏.东北农业大学 2014
[7]自走式矮化密植红枣收获机激振装置的设计及试验研究[D]. 何荣.石河子大学 2014
[8]果园核桃机械化采收装置的设计与研究[D]. 高团结.石河子大学 2014
[9]林果采收振动系统动态特性传递研究[D]. 翁凌云.南京林业大学 2013
[10]Gauss超几何函数、广义三角函数、及其第二类完全椭圆积分的不等式[D]. 闫丹丹.湖南大学 2013
本文编号：3141177
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１蓝莓树丛?
?】绪论???１绪论??１．１论文研究背景与意义??１．１．１论文背景??蓝莓，又名越桔、黑豆树、都柿、蛤塘果等，果实呈深蓝色，接近球型，是一种小??灌木类树种。原生于北美洲与东亚，分布于多个国家和地区。蓝莓品种众多，且外形相??似，根据种植环境不同可按高度来划分，大致分为矮丛、半高丛和高丛三种。蓝莓单果??重量大概分布在〇．５－２．５ｇ之间＋３】，如图１－１所示为蓝莓种植树丛，图１－２所示为蓝莓果??实，蓝莓果实即可直接食用，又可加工成各种果干、果汁以及其他营养品。蓝莓果实中??含有丰富的营养成分，是世界粮农业组织推荐的五大健康水果之一。除了良好的营养保??健作用，还对软化血管、抗癌、强心、增强人体免疫等方面有所帮助ｈｉ??■ｍＦＭ??ｉｉＭＩ??图１－１蓝莓树丛?图１－２蓝莓果实??美国是世界上最早对蓝莓进行栽培的国家，至今己有百年左右的历史，选育出的优??良品种多达一百多种，可以对应不同的气候条件栽培，在美国各州形成了不同的蓝莓产??区？。我国对蓝莓种植研宄的时间略晚，是由江苏省中国科学院植物研宄所和吉林农业??大学首先进行培养和建立种植基地，至今仅有４０年的时间，中科院植物研宄所的研究??主要围绕南方适栽种类，而吉林农业大学主要以北方的适栽种类为主。近些年蓝莓种植??发展较快，资料显示，从２００８年至２０１６年，在全球范围内，蓝莓的种植面积达到了??１３．５?／ｉ公顷，年产量达到了?６５．５万吨虽然产量逐年增长，但美洲勺世界总种植面积??的比例在逐渐下降，而亚洲增速较快，其：七要原因來自于中国因素。截止到２０１７年，??蓝莓在中国的种植面积己经达到了?３．１２万公顷，而十年前国内种植面积仅有丨３２６
?东北林业大学硕士学位论文???摘装置末端布置一排相应大小的棍棒，通过其往复摆动产生振动进行采摘，如图１－３所??示，旋转振动式即旋转振动棒进行拍击从而采摘，如图１－４所示。??随着科技的发展，机器人开始在生活中的各个方面得到应用，日本、美国及欧洲等??发达国家学者们率先开展了对采摘机器人的大量科研工作，相继研制出了橘子、苹果、??西红柿等水果采摘机器人。但是这些机器人由于生产费用过高无法得到普及，另外还存??在定位识别功能不成熟、采摘耗时等问题，导致无法供应于小浆果类果实的采收。??图１－３摆动式蓝莓采摘机?图１－４旋转式蓝莓采摘机??１．２．２国内研究进展??我国林果机械采摘的研宄和发展历史较短，技术相对国外比较落后。目前的果园机??械采摘化程度很低，果园大多数为人工劳动，野外收获几乎全部由人工或借助简单的工??具完成，且工具采摘方式野蛮，对枝叶损伤较大。机械化发展严重滞后，已成为林果产??业化发展的重要约束。??国内对小型球果类与浆果类果实采收机械的研宄相对起步较早，但发展较慢。１９７０??年起，国内开始出现机械辅助人工采摘的采果器。１９８６年，东北农业大学张克孝等人研??制出了黑豆果采收机，使小浆果的机械采摘技术取得一定发展［１３］。２００６年，宁夏农林??科学院对机械化采摘展开研究，制造出适宜操作的枸杞振动采摘机，也可以对其他浆果??类果实进行釆摘，采摘效率提升明显。２００７年，新疆机械研究院研制出一种多功能果园??自走式采摘机，该机器具有采摘、修剪、喷药等多项作业形式。２００９年，新疆农垦科学??院设计出了一款林果采摘机，工作原理是通过安装在拖拉机上的振动器振落果实，主要??针对大枣等果实的收获
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外蓝莓加工技术与功能性成分研究进展[J]. 李斌,谢旭,孙希云,田金龙,王月华,束弛,孟宪军. 食品科学技术学报. 2019(05)
[2]基于SolidWorks的曲柄摇杆机构急回特性分析[J]. 孙应秋. 滁州职业技术学院学报. 2019(03)
[3]果实振动响应时的空中运动数学模型[J]. 许林云,刘冠华,宣言,周杰. 农业工程学报. 2019(16)
[4]蓝莓叶综合利用的研究进展[J]. 陈昌琳,阳翠,董顺文,王军. 食品工业. 2019(07)
[5]胶布带粘贴工艺研究中的正交试验设计方法[J]. 穆家琛,王海,何月洲,周季冰. 工程与试验. 2019(02)
[6]我国蓝莓产业现状和发展趋势[J]. 刘绍金,卢炜乐. 现代园艺. 2018(22)
[7]振动式林果采收机的机械化试验研究[J]. 刘斌. 农机化研究. 2019(05)
[8]蓝莓的营养价值及保健功能研究进展[J]. 李殿鑫,戴远威,陈伟,刘华. 农产品加工. 2018(04)
[9]蓝莓灌木振动特性分析及数值模拟[J]. 鲍玉冬,杨闯,赵彦玲,刘献礼,郭艳玲. 哈尔滨理工大学学报. 2018(01)
[10]矮丛蓝莓采摘机的机械结构设计[J]. 关慷慨,刘维,陈雪,刘通. 吉林化工学院学报. 2017(11)
博士论文
[1]基于刚柔耦合动力学分析的蓝莓采摘机理与影响因素研究[D]. 耿雷.东北林业大学 2017
[2]超几何函数与分数阶积分算子[D]. 罗旻杰.华东师范大学 2017
[3]树木风振特性试验研究与有限元分析[D]. 陶嗣巍.北京林业大学 2013
[4]蓝莓采摘机采摘策略及轨迹规划研究[D]. 李志鹏.东北林业大学 2011
[5]蓝莓机器视觉识别与标定技术研究[D]. 韩非.东北林业大学 2011
硕士论文
[1]麻江县蓝莓产业竞争力提升研究[D]. 胡海.贵州民族大学 2017
[2]手持式小浆果采收器设计与仿真分析[D]. 徐允飞.东北农业大学 2017
[3]树莓基础物理特性及振动采收参数的试验研究[D]. 傅岩州.东北农业大学 2015
[4]海棠果树粘弹性振动结构模型的研究[D]. 张敏敏.新疆大学 2015
[5]大兴安岭地区蓝莓产业发展研究[D]. 舒尧.吉林大学 2014
[6]振动式蓝莓采摘装置工作参数的试验研究[D]. 刘魏.东北农业大学 2014
[7]自走式矮化密植红枣收获机激振装置的设计及试验研究[D]. 何荣.石河子大学 2014
[8]果园核桃机械化采收装置的设计与研究[D]. 高团结.石河子大学 2014
[9]林果采收振动系统动态特性传递研究[D]. 翁凌云.南京林业大学 2013
[10]Gauss超几何函数、广义三角函数、及其第二类完全椭圆积分的不等式[D]. 闫丹丹.湖南大学 2013
本文编号：3141177
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