苹果多工位低损收获系统仿真研究
发布时间：2021-04-02 11:05
果园多工位收获系统主要应用于现代矮砧密植苹果园,辅助采摘者完成苹果的自动收集输送和自动装箱作业。针对收获系统在苹果输送装箱过程中果实碰撞风险高、损伤大等关键问题,研究苹果多工位采摘、多级输送和自动装箱机理,求解苹果低损收获动力学参数十分必要。通过综述分析国内外果园收获机械研究现状,实地调研现代矮砧密植苹果园果树栽培特征,基于人机工程学原理和苹果碰撞损伤机理,利用Inventor软件建立了“两侧、三高度、六工位”的收获系统数字样机,对主输送装置支撑结构、果箱旋转承载盘、U型支撑架等关键部件进行了有限元分析,确保其结构强度满足工作要求,搭建了样机系统试验台架,为仿真试验对标和验证提供基础。通过子-主输送系统台架试验可知,子输送带速度小于等于0.060 m/s时,苹果表面无碰撞损伤,利用ADAMS软件建立了子-主输送系统动力学仿真模型。仿真试验结果表明:苹果侧置于输送带时,苹果间碰撞力最大;当低、中及高工位子输送带速度范围分别为0.018～0.040 m/s、0.018～0.040 m/s及0.018～0.035 m/s时,苹果处于无损输送状态。此条件下进行子-主输送系统台架试验,结果显示苹...
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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??苹果多工位低损收获系统仿真研究???仿真分析，确定其较优的作业参数。然后通过试验台架进行苹果实际输送装箱试验，??以验证仿真结果是否可靠，最终获得苹果多工位低损收获系统的关键结构参数和动力??学参数。??＾果园收获机械￣?｜矮砧密植果园￣?｜果园收获作??国内外研究现状?果树栽植特征?实地调研??Ｉ?Ｉ?Ｉ???＾???确定苹果收获方案??＾￣￣???人机工程字原埋Ｈ繼聽ｇｇｆ?｜?苹麵■机理｜??－?Ｉ??Ｉｎｖｅｎｔｏｒ＾＃?收获系统零部＾设计、建模Ｉ?？ｒ?｜机械设计墓５出及??三维建模及有眼元分析和数字样机装配?１材计理论???＾???ＡＤＡＭＳ运动字仿真ＥＤＥＭＡＳ！亓仿真分析｜???ｉ???收获系统试验台架验证试验??Ｘ?Ｎ??足要???结束??图１－１４研究技术路线??Ｆｉｇ．?１?－１４?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆ?ｓｔｕｄｙ??９??
?河北农业大学硕士学位（毕业）论文???２苹果多工位采收与输送原理分析??２．１苹果矮砧密植特征??我国传统苹果园（图２－１）内栽植的多为乔化果树，虽然果树的行距和株距较大，??但因其侧枝长且数量多导致单棵果树冠幅大，不仅造成果树覆盖面积大、苹果挂果位??置杂乱和果园郁闭等果树生长问题，而且导致行间可通过间距孝果园工人各项作业??不便和大型果园机械无法通过等生产作业问题［４３］。基于乔化果园研发苹果收获机械比??较困难，其收获作业的机械化难以实现，果实收获作业完全由人工完成，采摘效率低、??劳动强度大［４４］。??为了方便果园工人进行各项生产作业并创造果园机械的作业条件，园艺研宄者经??过多年的研宄与实践，应用矮化砧木和配套的整形修剪技术将果树的树体和冠幅分别??进行矮化和缩小，探索出现代化苹果园矮砧密植栽植模式（图２－２），为果园机械的??研发应用提供了农艺基础［４５］。与乔化果树相比，矮化苹果树的树体变瘦，主干粗壮且??直，挂果侧枝细、多、短且直接生长于主干上，不仅保证了挂果数量、利于苹果的生??长与采光，也便于工人进行剪枝整形、疏花疏果和采摘等作业，侧枝变短使果树冠幅??变小，园区可通过行距变宽，为果园机械的作业创造了条件［４６］。图２－２所示为现代化??矮砧密植型果园的栽植模式，通常果树株距为０．８？１．５?ｍ，行距为３．５？４．０?ｍ［４７］。??图２－１传统乔化苹果园?图２－２现代矮砧密植果园??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?Ｊｏｅ－ｉｚａｔｉｏｎ?ａｐｐｌｅ?ｏｒｃｈａｒｄ?Ｆｉｇ．２－２?Ｍｏｄｅｒｎ?ｄｗａｒｆ?ｒｏｏｔｓｔｏｃｋ?ａｎｄ?ｄｅｎｓｅ?ｐｌａｎｔｉｎｇ?ｏｒｃｈａｒｄ
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国果园生产机械化现状及其发展趋势[J]. 秦喜田,刘学峰,任冬梅,张德学. 农业装备与车辆工程. 2019(S1)
[2]2017年我国主要水果生产统计分析[J]. 张放. 中国果业信息. 2019(10)
[3]苹果矮化密植栽培技术要点[J]. 刘佳. 农业工程技术. 2019(26)
[4]苹果采摘机器人末端执行器恒力柔顺机构研制[J]. 苗玉彬,郑家丰. 农业工程学报. 2019(10)
[5]北方林果机械化采收技术研究及进展(以苹果为主)[J]. 张宏伟. 农业开发与装备. 2019(03)
[6]3GP-160自走式果园作业平台设计与试验[J]. 何建华,杨欣,王鹏飞,刘俊峰. 江苏农业科学. 2018(16)
[7]浅析果实采收装备技术进展[J]. 范晓文,李建平,王鹏飞,杨欣. 南方农机. 2018(15)
[8]2017/2018年世界苹果、梨、葡萄、桃及樱桃产量、市场与贸易情况[J]. 孙平平,王文辉. 中国果树. 2018(02)
[9]苹果临界跌落高度和损伤脆值的试验研究[J]. 孔真. 包装工程. 2017(11)
[10]基于离散单元分析与物场分析的盆花移栽手爪优化[J]. 高国华,马帅. 农业工程学报. 2017(06)
硕士论文
[1]“三优”苹果矮砧密植栽培模式的经济效益分析[D]. 耿艳先.河北农业大学 2018
[2]果园采摘平台传送装箱系统研究[D]. 杨贞.西北农林科技大学 2018
[3]牵引式果园采摘作业平台设计与研究[D]. 王亚龙.西北农林科技大学 2017
[4]2CM-2马铃薯起垄覆膜播种机的研制与试验[D]. 朱利元.西北农林科技大学 2017
[5]现代化苹果园的技术构成与效益分析[D]. 赵鹏飞.河北农业大学 2015
[6]基于近红外光谱便携式水果糖度无损检测装置模块化设计[D]. 周延睿.华东交通大学 2014
本文编号：3115160
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１＿１２苹果收获机器人?图Ｍ３苹果自动采摘机器人??Ｆｉｇ．?１－１２?Ａｐｐｌｅ?ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ?ｒｏｂｏｔ?Ｉ＇ｉｇ．?１－１３?Ａｐｐｌｅ?ａｕｔｏｍａｔｉｃ?ｐｉｃｋｉｎｇ?ｒｏｂｏｔ??
??苹果多工位低损收获系统仿真研究???仿真分析，确定其较优的作业参数。然后通过试验台架进行苹果实际输送装箱试验，??以验证仿真结果是否可靠，最终获得苹果多工位低损收获系统的关键结构参数和动力??学参数。??＾果园收获机械￣?｜矮砧密植果园￣?｜果园收获作??国内外研究现状?果树栽植特征?实地调研??Ｉ?Ｉ?Ｉ???＾???确定苹果收获方案??＾￣￣???人机工程字原埋Ｈ繼聽ｇｇｆ?｜?苹麵■机理｜??－?Ｉ??Ｉｎｖｅｎｔｏｒ＾＃?收获系统零部＾设计、建模Ｉ?？ｒ?｜机械设计墓５出及??三维建模及有眼元分析和数字样机装配?１材计理论???＾???ＡＤＡＭＳ运动字仿真ＥＤＥＭＡＳ！亓仿真分析｜???ｉ???收获系统试验台架验证试验??Ｘ?Ｎ??足要???结束??图１－１４研究技术路线??Ｆｉｇ．?１?－１４?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆ?ｓｔｕｄｙ??９??
?河北农业大学硕士学位（毕业）论文???２苹果多工位采收与输送原理分析??２．１苹果矮砧密植特征??我国传统苹果园（图２－１）内栽植的多为乔化果树，虽然果树的行距和株距较大，??但因其侧枝长且数量多导致单棵果树冠幅大，不仅造成果树覆盖面积大、苹果挂果位??置杂乱和果园郁闭等果树生长问题，而且导致行间可通过间距孝果园工人各项作业??不便和大型果园机械无法通过等生产作业问题［４３］。基于乔化果园研发苹果收获机械比??较困难，其收获作业的机械化难以实现，果实收获作业完全由人工完成，采摘效率低、??劳动强度大［４４］。??为了方便果园工人进行各项生产作业并创造果园机械的作业条件，园艺研宄者经??过多年的研宄与实践，应用矮化砧木和配套的整形修剪技术将果树的树体和冠幅分别??进行矮化和缩小，探索出现代化苹果园矮砧密植栽植模式（图２－２），为果园机械的??研发应用提供了农艺基础［４５］。与乔化果树相比，矮化苹果树的树体变瘦，主干粗壮且??直，挂果侧枝细、多、短且直接生长于主干上，不仅保证了挂果数量、利于苹果的生??长与采光，也便于工人进行剪枝整形、疏花疏果和采摘等作业，侧枝变短使果树冠幅??变小，园区可通过行距变宽，为果园机械的作业创造了条件［４６］。图２－２所示为现代化??矮砧密植型果园的栽植模式，通常果树株距为０．８？１．５?ｍ，行距为３．５？４．０?ｍ［４７］。??图２－１传统乔化苹果园?图２－２现代矮砧密植果园??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?Ｊｏｅ－ｉｚａｔｉｏｎ?ａｐｐｌｅ?ｏｒｃｈａｒｄ?Ｆｉｇ．２－２?Ｍｏｄｅｒｎ?ｄｗａｒｆ?ｒｏｏｔｓｔｏｃｋ?ａｎｄ?ｄｅｎｓｅ?ｐｌａｎｔｉｎｇ?ｏｒｃｈａｒｄ
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国果园生产机械化现状及其发展趋势[J]. 秦喜田,刘学峰,任冬梅,张德学. 农业装备与车辆工程. 2019(S1)
[2]2017年我国主要水果生产统计分析[J]. 张放. 中国果业信息. 2019(10)
[3]苹果矮化密植栽培技术要点[J]. 刘佳. 农业工程技术. 2019(26)
[4]苹果采摘机器人末端执行器恒力柔顺机构研制[J]. 苗玉彬,郑家丰. 农业工程学报. 2019(10)
[5]北方林果机械化采收技术研究及进展(以苹果为主)[J]. 张宏伟. 农业开发与装备. 2019(03)
[6]3GP-160自走式果园作业平台设计与试验[J]. 何建华,杨欣,王鹏飞,刘俊峰. 江苏农业科学. 2018(16)
[7]浅析果实采收装备技术进展[J]. 范晓文,李建平,王鹏飞,杨欣. 南方农机. 2018(15)
[8]2017/2018年世界苹果、梨、葡萄、桃及樱桃产量、市场与贸易情况[J]. 孙平平,王文辉. 中国果树. 2018(02)
[9]苹果临界跌落高度和损伤脆值的试验研究[J]. 孔真. 包装工程. 2017(11)
[10]基于离散单元分析与物场分析的盆花移栽手爪优化[J]. 高国华,马帅. 农业工程学报. 2017(06)
硕士论文
[1]“三优”苹果矮砧密植栽培模式的经济效益分析[D]. 耿艳先.河北农业大学 2018
[2]果园采摘平台传送装箱系统研究[D]. 杨贞.西北农林科技大学 2018
[3]牵引式果园采摘作业平台设计与研究[D]. 王亚龙.西北农林科技大学 2017
[4]2CM-2马铃薯起垄覆膜播种机的研制与试验[D]. 朱利元.西北农林科技大学 2017
[5]现代化苹果园的技术构成与效益分析[D]. 赵鹏飞.河北农业大学 2015
[6]基于近红外光谱便携式水果糖度无损检测装置模块化设计[D]. 周延睿.华东交通大学 2014
本文编号：3115160
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