针对目前红花采摘的机械化水平低下、主要依靠人工采摘的问题,设计了一种梳夹式红花收获机,采用梳夹式的夹拔原理对红花丝进行采收。结合红花株高的不同,设计了一种可调整采摘高度的装置,并可调节采摘头转速,采摘头转速的调节范围为70~120 r/min,可根据植株生长的高度适时调节高度。通过综合计算,对梳夹式红花收获机液压传功系统的主要元件进行选择,液压元件有液压马达、液压缸、比例电磁换向阀、电磁换向阀、叠加平衡阀、液控单向阀等。通过对液压系统的性能验算和仿真分析可知,该液压传动系统能满足动力要求,验证了理论分析的合理性;通过仿真分析可知,该系统能够满足采摘工作要求,为梳夹式红花收获机提供了新的发展方向。

针对目前我国缺乏青毛豆收获机械且国外机型整机结构复杂、价格昂贵的问题,为提高青毛豆机械化收获效率和采净率,降低破损率和含杂率,设计研制一款履带自走式青毛豆收获机。阐述收获机整机结构和工作原理,采用全液压驱动,对液压系统、采摘机构、清选机构等关键部件进行分析和设计。田间试验结果表明所设计的青毛豆收获机能够较好地实现采摘和清选的功能,生产效率为0.17 hm2/h、采净率为95.1%、破损率为2.4%、含杂率为4.2%,收获效率高、质量好,各参数满足设计要求。

通过分析人手工采摘红花时人手指所处的形态,提出了三手指拉拔式红花采摘末端执行器的设计方案。通过采收期红花物料拉拔特性的测量与统计分析,确定机械采摘红花所需最大拉拔力,并通过红花植株生物特性分析,设计计算末端执行器采摘手指及其它关键部件。利用运动学仿真分析三手指拉拔式末端执行器在工作过程中夹持力、运动位移和时间的关系,最终搭建三手指拉拔式末端执行器采摘性能试验台,进行采摘效果评价试验,试验结果表明设计的三手指拉拔式末端执行器采摘效果良好,采净率达92.71%,果球破碎率1.24%,可以满足机械采摘红花的要求。本论文的研究结果对红花自动化机械采摘的发展具有重要意义。

为了减轻果农在采摘与分拣果实过程中的工作量,解决采摘过程机械化程度低的问题,针对中小型果园,在气压传动与机械结构的基础上,研制了一种针对高空水果(苹果为主)采摘及分拣一体化装置。此装置由夹取机构、伸缩机构、动力输出装置和分拣装置四部分组成。利用单作用气缸控制夹取机构实现摘水果,利用双作用气缸实现装置的伸缩,通过动力输出装置为气缸提供气源,利用分拣装置实现水果的分拣。

为了降低水果采摘的技术难度与成本,设计研制了一种基于振动频率控制的高枝水果采摘机械装置。在该装置的机构学分析和理论计算基础上,确定了以锥齿轮和曲柄滑块机构为主的传动设计方案,通过将直流电机输出转矩转化为树枝的往复振荡来实现水果采摘。利用线性弹簧模拟树枝振荡过程,设计创建了基于刚柔耦合形态的等效力学模型;并通过运动学、动力学仿真分析,验证了样机结构的合理性与可靠性。现场采摘试验结果表明,该装置具有良好的实用性和水果采摘效能。为水果采摘机械的创新设计和实践应用提供了重要技术参考。