摘要：

為解決目前刺梨機(jī)械化采摘過程中損傷大、穩(wěn)定性差、采摘效率受成熟度影響的問題，設(shè)計(jì)一種適應(yīng)于山區(qū)作業(yè)環(huán)境的采摘機(jī)構(gòu)?；赥RIZ理論對(duì)已設(shè)計(jì)出的耙型刺梨采摘機(jī)構(gòu)進(jìn)行功能組件系統(tǒng)分析，定位有害功能和過度功能，圍繞采摘效率、運(yùn)行穩(wěn)定性、適應(yīng)性三個(gè)指標(biāo)，應(yīng)用TRIZ理論標(biāo)準(zhǔn)解確定發(fā)明原理，再通過物場(chǎng)模型尋找問題的解決方案，設(shè)計(jì)圓柱波浪型采摘結(jié)構(gòu)。應(yīng)用ADAMS軟件進(jìn)行模擬仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性，通過三個(gè)單體組合的背負(fù)式刺梨采摘機(jī)田間試驗(yàn)，結(jié)果表明：刺梨采凈率為96.05%；采凈率受到刺梨果成熟度影響不大；破損率為0.66%；采摘效率為11.22 kg/min，此設(shè)計(jì)可有效保證刺梨機(jī)械化采摘作業(yè)的有效性和可靠性，為新型高效低損采收機(jī)研究提供重要參考。

關(guān)鍵詞：刺梨采摘機(jī)；山區(qū)作業(yè)；TRIZ理論；背負(fù)式；圓柱波浪型結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：S225.92; S23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-5553 （2024） 04-0039-07

收稿日期：2023年11月2日" 修回日期：2024年1月31日

基金項(xiàng)目：貴州省高校人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目（2023GZGXRW067）——貴州農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究

第一作者：羅兵，男，1990年生，貴州仁懷人，碩士，講師；研究方向?yàn)檗r(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。E-mail： 1258132509@qq.com

通訊作者：張建敏，女，1976年生，貴陽人，碩士，副教授；研究方向?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)、數(shù)字媒體技術(shù)。E-mail： zminmindebox@126.com

Design and experiment of cylindrical corrugated pear picker based on TRIZ theory

Luo Bing1， Zhang Jianmin2， Yang Yi1， Zhao Xia1， Chen Ji1

（1. Guizhou Light Industry Technical College， Guiyang， 550025， China；

2. College of Mechanical Engineering， Guizhou University， Guiyang， 550025， China）

Abstract：

In order to solve the current problems of high damage， poor stability， and picking efficiency affected by maturity during the mechanized picking process of roxburghii， a picking mechanism adapted to the mountainous operating environment was designed. Based on the TRIZ theory， a functional component system analysis of the designed rake-type prickly pear picking mechanism was conducted to locate harmful functions and excessive functions. Focused on the three indicators of picking efficiency， operational stability and adaptability， the TRIZ theory standard solution was used to determine the invention principle. Then the cylindrical wave-shaped picking structure was designed" by using the object field model to find a solution to the problem， ADAMS software was used for simulation to verify the feasibility of the design. Through the field test of the backpack-type pear picker with three monomer combinations， the results showed that the net harvesting rate of rhododendrons was 96.05%; the net harvesting rate was affected by the maturity of the rhododendron fruit. The impact was not significant， the breakage rate was 0.66%; the picking efficiency was 11.22 kg/min. This design effectively ensures the effectiveness and reliability of mechanized pear picking operations， and can provide an important reference for the research of new high-efficiency and low-damage harvesters.

Keywords：

prickly pear picker; mountainous operating; TRIZ theory; backpack type; cylindrical wave structure

0 引言

刺梨產(chǎn)業(yè)是近年來迅速發(fā)展的貴州農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一。截至2022年底，貴州省刺梨種植面積已達(dá)14×104 hm2，年產(chǎn)量超過3×105 t，年產(chǎn)值超過150億元［1， 2］。因刺梨生長(zhǎng)特性，刺梨采摘?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度大、效率低，為了解決這個(gè)問題，貴州省山地農(nóng)機(jī)研究所［3］、貴州師范大學(xué)［4］等研制了山地刺梨采收機(jī)和采摘工具，采收機(jī)采用履帶式行走底盤和液壓驅(qū)動(dòng)高頻振動(dòng)方式，可實(shí)現(xiàn)一次性單窩刺梨的采摘和收集，采凈率達(dá)94.42%，損傷率小于0.97%。然而，由于刺梨生長(zhǎng)在喀斯特山區(qū)，重型履帶農(nóng)機(jī)平臺(tái)難以進(jìn)入種植園，震動(dòng)式采摘機(jī)構(gòu)需要一定重量和空間的震動(dòng)發(fā)生裝置［5， 6］，很難應(yīng)用在便攜式的背負(fù)式平臺(tái)。另外，刺梨果加工需要成熟度8-9成，而這種成熟度的果子果柄結(jié)合力較強(qiáng)，震動(dòng)采摘難以完成。因此，適合背負(fù)式平臺(tái)的刺梨采摘機(jī)構(gòu)的研發(fā)迫在眉睫。

TRIZ理論［7］能科學(xué)定位和解決問題，已有多位研究人員應(yīng)用TRIZ理論進(jìn)行采摘機(jī)設(shè)計(jì)研究，左斌等［8］應(yīng)用TRIZ理論進(jìn)行采摘執(zhí)行器創(chuàng)新設(shè)計(jì)；桓源等［9］應(yīng)用TRIZ理論進(jìn)行蘋果采摘機(jī)器人的設(shè)計(jì)和分析；權(quán)龍哲等［10］應(yīng)用TRIZ理論研究玉米根茬收獲系統(tǒng)設(shè)計(jì)；蘇建寧等［11］應(yīng)用TRIZ理論設(shè)計(jì)出玫瑰花蕾采摘機(jī)，國(guó)際也有研究學(xué)者將TRIZ理論應(yīng)用與自動(dòng)化機(jī)械開發(fā)［12］、農(nóng)業(yè)栽種機(jī)械手設(shè)計(jì)以及分析傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)備創(chuàng)新應(yīng)用［13］等。ADAMS模擬仿真采摘作業(yè)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)可行性，李瑞等［14］應(yīng)用了ADAMS對(duì)振動(dòng)式花椒采摘機(jī)進(jìn)行仿真分析；張智明等［15］將采棉機(jī)采摘機(jī)構(gòu)在ADMAS中進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性；李贊松等［16］應(yīng)用ADAMS仿真分析油茶果采摘裝置關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)。

2021年，相關(guān)研究［17］提出耙型結(jié)構(gòu)采摘機(jī)的初步方案，通過應(yīng)用TRIZ理論對(duì)耙型采摘結(jié)構(gòu)進(jìn)行組件功能分析，該設(shè)計(jì)仍存在易卡枝、穩(wěn)定性不足的問題?；诖?，本文圍繞采摘效率、運(yùn)行穩(wěn)定性、適應(yīng)性3個(gè)指標(biāo)，應(yīng)用TRIZ理論標(biāo)準(zhǔn)解確定發(fā)明原理，通過物場(chǎng)模型分析，設(shè)計(jì)圓柱波浪型采摘結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行仿真試驗(yàn)和田間試驗(yàn)。

1 刺梨采摘機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.1 刺梨采摘機(jī)的組件功能分析

圖1為耙型采摘機(jī)構(gòu)，圖2為采摘作業(yè)過程，采摘桿件前端向末端的間隙由大到小進(jìn)行過渡，采摘桿件向前推進(jìn)，對(duì)刺梨枝干進(jìn)行收攏，將枝干收攏到末端過程中，采摘桿件往復(fù)擺動(dòng)，刺梨果受到拍打脫離枝干，達(dá)到采摘目的。限位槽限制采摘桿件上下縱向移動(dòng)的，采摘桿為固定桿件機(jī)構(gòu)的軸承機(jī)構(gòu)組件。

但在試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)耙型結(jié)構(gòu)采摘機(jī)存在適應(yīng)性差、采摘效率低、容易卡枝，影響穩(wěn)定性等問題?；诎l(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)用TRIZ理論對(duì)耙型采摘機(jī)構(gòu)進(jìn)行功能組件分析。

對(duì)耙型采摘機(jī)構(gòu)建立功能模型分析，圖3展示整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)所有組件相互作用關(guān)系和所實(shí)現(xiàn)的功能。在耙型采摘機(jī)構(gòu)運(yùn)行中，開口最大處喂入刺梨掛果枝干，掛果枝干進(jìn)入采摘桿件之間縫隙，通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)的采摘桿件對(duì)掛果枝干拍打，讓刺梨果脫落，達(dá)到采摘目的。在此過程中，采摘桿件往復(fù)拍打容易對(duì)刺梨枝干造成損傷，同時(shí)采摘桿件之間的間隙小于刺梨枝干，容易造成對(duì)刺梨枝干的過度壓迫，導(dǎo)致二三級(jí)枝干卡在或纏繞在采摘機(jī)構(gòu)中，對(duì)采摘運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

通過組件功能系統(tǒng)分析，定位了有害功能和過度功能：一是采摘桿件容易造成刺梨枝干損傷。二是由于間隙固定，容易造成對(duì)刺梨枝干壓力過大，導(dǎo)致刺梨枝干不容易脫落于采摘桿件，造成刺梨枝干纏繞在桿件上，影響運(yùn)行穩(wěn)定性。

1.2 運(yùn)用TRIZ工具解決問題

通過對(duì)耙型采摘機(jī)構(gòu)功能模型分析，確定需要提高采摘率和穩(wěn)定性。耙型采摘機(jī)結(jié)構(gòu)大，很難適應(yīng)小型化平臺(tái)，所以還需要提高適應(yīng)性。根據(jù)TRIZ理論的39個(gè)工程參數(shù)，將提高采摘率轉(zhuǎn)化為“生產(chǎn)率”參數(shù)，提高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化為“可靠性”參數(shù)，提高適應(yīng)性轉(zhuǎn)化為“適應(yīng)性”參數(shù)。

若提高采摘率（生產(chǎn)率），可以通過提高采摘桿件擺動(dòng)頻率或幅度來達(dá)到，這樣則會(huì)增加刺梨枝干受傷程度，還會(huì)增加卡枝頻率，降低可靠性，所以惡化參數(shù)為“易受傷性”和“可靠性”?；诿芫仃嚤?，檢索到與矛盾組對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理，取發(fā)明原理的并集A。改善生產(chǎn)率的發(fā)明原理集合如表1所示。

若需提高穩(wěn)定性（可靠性），可以通過降低擺幅頻率和幅度來達(dá)到，這樣則會(huì)導(dǎo)致采摘率降低，所以惡化參數(shù)為“生產(chǎn)率”，基于矛盾矩陣表，檢索到與矛盾組對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理，取發(fā)明原理的并集B。改善可靠性的發(fā)明原理集合如表2所示。

若需讓刺梨采摘機(jī)構(gòu)能在不同平臺(tái)和環(huán)境下使用，提高適應(yīng)性，可以簡(jiǎn)化采摘機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，這樣則會(huì)導(dǎo)致采摘率降低，機(jī)構(gòu)可靠性降低，所以惡化參數(shù)為“生產(chǎn)率”和“可靠性”。基于矛盾矩陣表，檢索到與矛盾組對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理，取發(fā)明原理的并集C。改善適應(yīng)性的發(fā)明原理集合如表3所示。

此次設(shè)計(jì)改進(jìn)的目標(biāo)是既要提高采摘效率，又要增強(qiáng)采摘運(yùn)行穩(wěn)定性，還要提高采摘機(jī)構(gòu)的適應(yīng)性。因此對(duì)上三個(gè)表格中的發(fā)明原理集合A、B、C取交集后得出后續(xù)改進(jìn)可行的思路。

A＝{10，39，1，18，31，24，3，35，10，14，9}

B＝{35，1，10，28，29，32，33}

C＝{10，39，1，18，31，24，3，35，10，14，9}

A∩B∩C＝{1，10，35}

上述發(fā)明原理取交集為：1，10，35，根據(jù)TRIZ原理指引，可以從編號(hào)為1（分割原理），10（預(yù)先作用），35（物理或化學(xué)參數(shù)改變?cè)恚┑陌l(fā)明原理著手去探索。發(fā)明原理分析如表4所示。

通過發(fā)明原理對(duì)應(yīng)的方向進(jìn)行可行性分析，為解決問題提供了設(shè)計(jì)思考方向，并進(jìn)行衍化設(shè)計(jì)。

1.3 進(jìn)行方案衍化設(shè)計(jì)

通過對(duì)3個(gè)方案進(jìn)行整合，根據(jù)方案1加入喂入裝置設(shè)計(jì)，并將喂入裝置于采摘桿件進(jìn)行結(jié)合；根據(jù)方案3將喂入裝置和采摘裝置進(jìn)行彎曲處理，衍化設(shè)計(jì)見圖4。最終形成了圓柱波浪型采摘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)單體。根據(jù)方案2，將單體進(jìn)行組合，根據(jù)承載平臺(tái)或作業(yè)環(huán)境進(jìn)行不同數(shù)量和尺寸組合，增加了采摘機(jī)構(gòu)的適應(yīng)性。

1.4 建立TRIZ物場(chǎng)模型

對(duì)圓柱波浪型采摘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，采摘機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)過程中，刺梨枝干進(jìn)行橫向移動(dòng)，導(dǎo)致末端聚集大量枝干，造成刺梨枝干受到壓力逐漸增大，壓力大于枝干表皮最大耐受力，此時(shí)刺梨枝干受到損傷，容易造成枝干卡在采摘桿件內(nèi)。為更清晰分析此過程，將整個(gè)采摘過程進(jìn)行了橫向和縱向分析。

1） 刺梨采摘機(jī)橫向分析。

圖5為橫向受力分析圖及物場(chǎng)分析，采摘機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)過程中，采摘桿件相對(duì)刺梨枝干進(jìn)行橫向移動(dòng)，產(chǎn)生橫向的摩擦力，會(huì)進(jìn)一步損傷枝干，造成枝干采摘桿件中，影響采摘穩(wěn)定運(yùn)行。

2） 物場(chǎng)模型解決方案。

通過加入滾動(dòng)軸承圓柱型采摘桿件，將滑動(dòng)摩擦變動(dòng)為滾動(dòng)摩擦，降低刺梨枝干預(yù)采摘桿件的摩擦力，如圖6所示。

3） 刺梨采摘機(jī)縱向分析。

圖7為縱向受力分析圖及物場(chǎng)分析。采摘機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)過程中，刺梨枝干從末端向中心聚集，聚集到一定程度，由于采摘桿間隙固定，當(dāng)間隙容納枝干數(shù)量到最大程度，刺梨采摘桿件對(duì)刺梨枝干壓力達(dá)到最大，造成刺梨枝干卡在采摘桿件中。

4） 物場(chǎng)模型解決方案。

當(dāng)刺梨枝干進(jìn)入采摘區(qū)域，枝干聚集數(shù)量增多，對(duì)采摘桿件會(huì)產(chǎn)生縱向擠壓，采摘桿件產(chǎn)生位移，桿件移動(dòng)使得彈簧桿件產(chǎn)生形變對(duì)采摘桿件產(chǎn)生反作用的彈力，通過預(yù)先裝配一定彈性系數(shù)的彈簧，使得刺梨枝干受到的桿件縱向壓力維持在一個(gè)合理區(qū)間，從而避免采摘機(jī)構(gòu)對(duì)刺梨枝干表皮產(chǎn)生破壞。加入彈簧組還可以在采摘桿件中形成一定的可變間隙，間隙可以隨著枝干聚集程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免刺梨枝干卡在枝干間隙中，如圖8所示。

2 采摘部件設(shè)計(jì)

2.1 圓柱波浪型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

經(jīng)過物場(chǎng)模型分析，形成了最終的波浪型采摘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，圖9為采摘機(jī)構(gòu)拆解圖，采摘機(jī)構(gòu)由多個(gè)單體模塊組成，圖10為采摘機(jī)構(gòu)的組合狀態(tài)，每個(gè)單體由波浪型采摘桿件，軸承圓管、固定裝置組成，波浪型采摘桿件頂部和底部與軸承圓管形成垂直交錯(cuò)連接，圓管固定在固定裝置上，構(gòu)成一個(gè)單體。裝置中間空心，各個(gè)單體通過傳動(dòng)軸穿過裝置中間空心進(jìn)行組合，單體之間由彈簧隔開。

動(dòng)力傳動(dòng)裝置帶動(dòng)傳動(dòng)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)楦鱾€(gè)單體橫向限位固定在傳動(dòng)軸上，從而帶動(dòng)整組采摘機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，采摘機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，波浪形桿件之間間隙從大過渡到小。這個(gè)過程經(jīng)歷了喂入?yún)^(qū)域和收攏區(qū)域，掛果枝干從上下間隙較大的采摘桿件進(jìn)入采摘滾筒內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，上下間距進(jìn)行縮小，掛果枝干受到上下兩個(gè)桿件的壓力被迫進(jìn)行收攏，果子在收攏過程中一部分受到擠壓力脫落，掛果枝干繼續(xù)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入了兩顆軸承圓管之間，兩顆軸承圓管形成齒狀結(jié)構(gòu)，接著枝干從軸承圓管之間通過，圓管之間距離小于果子直徑，無法從兩顆圓管之間出來，阻擋果子通過，受到拉力后脫落。圓柱形采摘機(jī)構(gòu)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，新的掛果枝干再次進(jìn)入，完成持續(xù)采摘。

因?yàn)椴烧獥U件為光滑金屬管，與枝干接觸過程中摩擦力較小，避免了刮傷枝干，為了減小圓管與枝干的摩擦力，圓管內(nèi)部用了滾動(dòng)軸承，將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化成了滾動(dòng)摩擦，極大程度減少了刺梨枝干和圓管之間的摩擦力，進(jìn)一步降低了對(duì)枝干造成損傷。

較粗的枝干進(jìn)入單體采摘桿件之間，兩桿件和枝干之間的壓力增大，增大到一定程度后，通過彈簧組調(diào)節(jié)，兩單體之間的距離增大，從而讓枝干能夠順利通過間隙，提升了運(yùn)行穩(wěn)定性。該機(jī)構(gòu)可根據(jù)安裝平臺(tái)對(duì)尺寸、數(shù)量進(jìn)行模塊化組合，具有較高的適應(yīng)性。

2.2 采摘機(jī)設(shè)計(jì)受力分析

圖11為采摘過程，圖12為刺梨采摘機(jī)構(gòu)的受力圖，a點(diǎn)為接觸到上采摘桿件的刺梨枝干，枝干受到桿件的支撐力F1、刺梨桿本身的拉力F4、桿件橫向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的切力F2、自身由于形變產(chǎn)生的彈力F5、刺梨枝干對(duì)桿件壓力產(chǎn)生的摩擦力f6、重力G1。

刺梨枝干進(jìn)入相對(duì)靜止的刺梨枝干旋轉(zhuǎn)的桿件最大空隙處，刺梨果和枝干受力如圖12所示。

桿件到合力進(jìn)入最窄的脫果橫桿處，刺梨枝干受力情況如圖13（a）所示。枝干受到采摘桿件的支撐力F13、刺梨桿本身的拉力F43、桿件橫向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的切力F23、自身由于形變產(chǎn)生的彈力F53、刺梨枝干對(duì)桿件壓力產(chǎn)生的摩擦力f63、重力G3。圖13（b）為刺梨果受力圖，刺梨表皮受力點(diǎn)接觸到下采摘桿件的刺梨枝干，枝干受到桿件的支撐力F14、刺梨桿本身的拉力F44、自身由于形變產(chǎn)生的彈力F54、刺梨枝干對(duì)桿件壓力產(chǎn)生的摩擦力f64、重力G4。刺梨果進(jìn)入單體機(jī)構(gòu)的上下橫桿處，受到了上橫桿的支撐力F15、下橫桿支撐力F16、與上脫果橫桿摩擦力f65、與下橫桿摩擦力f66、果柄結(jié)合力F7，要使刺梨果脫落，刺梨果受到向左的力需大于果柄結(jié)合力。

3 圓柱波浪型采摘機(jī)構(gòu)仿真及試驗(yàn)分析

3.1 刺梨圓柱波浪型采摘機(jī)構(gòu)仿真分析

根據(jù)對(duì)刺梨的刺梨果柄結(jié)合力數(shù)據(jù)［12］，在ADAMS中建立掛果刺梨仿真模型，對(duì)刺梨果和刺梨枝干進(jìn)行力學(xué)約束，預(yù)設(shè)刺梨果受到大于刺梨果果柄結(jié)合力時(shí)，刺梨果脫落，并監(jiān)測(cè)刺梨果在整個(gè)采摘過程中的受力數(shù)據(jù)。在ADAMS中導(dǎo)入圓柱波浪型采摘機(jī)構(gòu)模型，設(shè)定采摘機(jī)構(gòu)運(yùn)行軌跡，通過對(duì)前進(jìn)速度，機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速參數(shù)進(jìn)行賦值，驗(yàn)證不同轉(zhuǎn)速和前進(jìn)速度下，仿真刺梨果受力分析，得到最優(yōu)參數(shù)，見圖14。

經(jīng)過ADAMS仿真，多次調(diào)節(jié)采摘機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)速度和前進(jìn)速度，確定了前進(jìn)速度為1 m/min，旋轉(zhuǎn)速度為26 r/min，此時(shí)采摘過程中，刺梨果受力在40 N到50 N之間，此時(shí)受力大于刺梨果果柄脫離力的最大的30 N數(shù)值。能較好完成采摘過程。

3.2 圓柱波浪型刺梨采摘機(jī)田間試驗(yàn)

此次采摘機(jī)為背負(fù)式電動(dòng)平臺(tái)，采摘頭由3組單體組成，見圖15。2023年9月28日，在貴州省龍里縣十里刺梨溝景區(qū)刺梨種植園區(qū)進(jìn)行田間試驗(yàn)。采摘刺梨品種為貴龍五號(hào)，果樹年齡4～6年，對(duì)成熟度70%～80%、80%～90%、90%～100%三種不同成熟度刺梨果進(jìn)行采摘。各指標(biāo)計(jì)算如式（1）～式（3）所示。

PH=QFQT×100%

（1）

式中：

PH——采凈率，%；

QF——采摘掉落數(shù)，個(gè)；

QT——單植株掛果數(shù)，個(gè)。

PD=QDQT×100%

（2）

式中：

PD——破損率，%；

QD——刺梨果損傷數(shù)，個(gè)；

QT——單植株掛果數(shù)，個(gè)。

SH=QFT

（3）

式中：

SH——采摘效率，kg/min；

QF——采摘掉落數(shù)，kg；

T——采摘作業(yè)時(shí)間，min。

在田間作業(yè)過程中，為了保證結(jié)果的可靠性，結(jié)果取平均值［18］，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

試驗(yàn)表明，采凈率與創(chuàng)新設(shè)計(jì)前的耙型結(jié)構(gòu)采摘機(jī)的80.61%相比，提升了19.15%；破損率與耙型結(jié)構(gòu)采摘機(jī)的8.91%相比，降低了92.59%；采摘效率與耙型結(jié)構(gòu)采摘機(jī)的8.23 kg/min相比，提升了36.33%。說明圓柱波浪型刺梨采摘機(jī)的設(shè)計(jì)可保證刺梨機(jī)械化采摘作業(yè)的有效性和可靠性。

4 結(jié)論

1） 基于TRIZ理論設(shè)計(jì)一種圓柱波浪型采摘機(jī)構(gòu)，單個(gè)模塊由波浪形采摘桿件、軸承圓管、彈簧限位裝置、固定裝置及傳動(dòng)軸5部分組成?？筛鶕?jù)安裝平臺(tái)、采摘環(huán)境對(duì)模塊的尺寸、數(shù)量進(jìn)行調(diào)整后組合，具有較高的適應(yīng)性。

2） 田間試驗(yàn)表明：圓柱波浪型刺梨采摘機(jī)采凈率受刺梨果成熟度影響不大，采摘率為96.05%；破損率為0.66%；采摘效率為11.22 kg/min，此數(shù)據(jù)為3組單體組合作業(yè)結(jié)果，若增加單體尺寸和和數(shù)量，應(yīng)用中大型采摘平臺(tái)，數(shù)據(jù)將進(jìn)一步提升。

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