自主调平辣椒整枝打杈机构设计与试验

作     者：张贇磊 郭豪鉴 马锃宏 赵雄 俞高红 杜小强 ZHANG Yunlei;GUO Haojian;MA Zenghong;ZHAO Xiong;YU Gaohong;DU Xiaoqiang

作者机构：浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 农业农村部东南丘陵山地农业装备重点实验室(部省共建)杭州310018 全省农业智能感知与机器人重点实验室杭州310018 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年第55卷第S2期

页      面：134-144,209页

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFD2001803) 

主　　题：辣椒 整枝打杈机构 离散元 自主调平 模糊PID控制 

摘      要：目前在辣椒移栽、果实收获等领域已有相关机械化产品,但对能够实现辣椒果实增产增收的整枝打杈环节仍需人工操作。结合辣椒种植环境的多样化,本文设计了一种能够实现自主调平、切削侧枝的辣椒整枝打杈机构,并对其调平控制方法进行了研究。根据辣椒整枝打杈农艺,设计了对辊式离心多刀整枝打杈末端执行器。利用EDEM软件建立了辣椒植株的柔性体离散元模型,进行了对辊式离心多刀整枝打杈末端与植株的互作仿真试验。选取进给速度、打杈机构倾角、辊子转速3个对打杈性能影响较大的参数进行了正交试验分析,最终得到整枝打杈末端的最优参数组合:为进给速度1.5 m/s、打杈机构倾角15°、辊子转速1187 r/min。设计了整枝打杈末端自主调平机构,利用ADAMS软件对所设计的调平机构进行动力学仿真。提出了基于模糊PID的调平控制方法,利用Matlab/Simulink仿真模块对比了传统PID算法与模糊PID算法的响应速度。最后,搭建了辣椒整枝打杈样机,进行了田间试验。试验结果表明,当作业速度为1.5 m/s时,侧枝切除率达到86.3%,辣椒植株损伤率控制在6.7%以内,最终辣椒打杈成功率为76.7%,验证了本文所设计的辣椒整枝打杈机构的可行性。