菠蘿采摘機(jī)械研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述1.1國(guó)外菠蘿采摘機(jī)械研究國(guó)外自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)比較早，技術(shù)發(fā)展比較快，使用氣力收割機(jī)收割柑橘類水果，測(cè)試了收割機(jī)的效率[3]。實(shí)驗(yàn)表明，氣動(dòng)聯(lián)合收割機(jī)的效率直接關(guān)系到運(yùn)行速度，空氣流速和空氣流動(dòng)方向。Ploat等人測(cè)試不同的頻率和振幅以研究振動(dòng)時(shí)間對(duì)不同收獲時(shí)間下收獲對(duì)收獲的影響[4]。結(jié)果表明，收獲效率與橄欖的成熟度有關(guān)。Caprara和Pwzzi使用傳感器檢測(cè)了葡萄不同位置的動(dòng)力接觸，以及葡萄的接觸頭的特性，以收獲葡萄用于接觸收集實(shí)驗(yàn)（VL6060）[5]。由Rehkugler和Pacheco開發(fā)的蘋果春天處理器當(dāng)振動(dòng)篩轉(zhuǎn)速為5.16m/s時(shí)，輸出能量為1151J，適用于中等大小的蘋果收獲[6]。許多國(guó)家，如日本、歐洲和美國(guó)，研究并首次使用了一個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)來收集水果和蔬菜，例如茄子，西瓜，黃瓜，葡萄，地瓜，蘑菇，蘋果，柑橘類水果（如圖1.3）。在1980年，NoboruKawamura等人在京都大學(xué)（京都大學(xué)）開發(fā)了一種用于采摘西紅柿的五度機(jī)械手，在1990年，NaoshiKondo等人進(jìn)一步研究了西紅柿的物理與生理特性[7]。日本研究黃瓜采摘機(jī)器人，適用于摘取傾斜架子上生長(zhǎng)的黃瓜如下圖1.2[8]。Peterson發(fā)明了打擊樂櫻桃采摘器。這臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)是由兩臺(tái)對(duì)稱調(diào)諧的機(jī)器組裝而成的。每臺(tái)機(jī)器包括行走裝置、控制臺(tái)和收集裝置，收獲率可達(dá)1590kg/h，形狀如下圖1.1 圖1.1自動(dòng)菠蘿采摘收集裝置圖1.2菠蘿采摘機(jī)械手圖1.3菠蘿采摘機(jī)器人1.2國(guó)內(nèi)菠蘿采摘機(jī)械研究在中國(guó)，園藝技術(shù)的研究始于1970年，并且比外國(guó)起步晚。20世紀(jì)70年代以后，中國(guó)還開發(fā)了拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)采摘機(jī)。跨越式水果采摘機(jī)也有兩種類型：安全氣囊和手持式電動(dòng)馬達(dá)[9]。隨著海外設(shè)備的引進(jìn)，我們獲得了不斷的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，并且在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，我們還制造了桑菊設(shè)備，勞動(dòng)梯，振動(dòng)器，水果采摘機(jī)以及水果的分選。1990年在中國(guó)進(jìn)行果樹的大規(guī)模種植時(shí)，果樹的修剪和收獲技術(shù)得到了發(fā)展，跨越式氣動(dòng)修剪機(jī)和輔助懸掛平臺(tái)被廣泛用于果樹的修剪和收獲[10]。該國(guó)成功的機(jī)器是ST-360氣動(dòng)修枝機(jī)，這是一種利用拖拉機(jī)的力量控制電梯的水果采摘機(jī)。最大高度為7米。國(guó)內(nèi)研究人員郭輝、楊宛章和李鳳鳴等在借鑒國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)開發(fā)出各種氣動(dòng)修枝剪，其主要功能是易于使用，靈活且廣泛使用[11]。今天人們正在使用簡(jiǎn)單的輔助工具，如云梯和水果采摘刀，手工采摘果園。2009年，新疆農(nóng)墾學(xué)院研制出一種采集菠蘿的機(jī)械振動(dòng)機(jī)，它主要用于收集紅菠蘿果醬，核桃和其他水果。機(jī)械振動(dòng)篩在收獲期間具有良好的測(cè)試效果，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合在中收獲。湯智輝等人在2010年開發(fā)了一種基于機(jī)械振動(dòng)的葡萄收割機(jī)[12]。王業(yè)成等人在調(diào)查了黑加侖的收成并成功開發(fā)了一種收集黑加侖的設(shè)備后，該設(shè)備僅適用于收集小漿果[13]。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)分析了果樹振動(dòng)機(jī)的機(jī)理，對(duì)水果樹的采摘收割建立了動(dòng)力學(xué)的模型[14]。如圖1.4。2012年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)成功研制出由電控履帶機(jī)構(gòu)，伸縮舉升機(jī)構(gòu)，勵(lì)磁機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)組成的偏心振動(dòng)水果處理器。采收方法是一種機(jī)械振動(dòng)，由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。大型模型和高成本使其難以推廣，不適合采收[15]。圖1.4簡(jiǎn)易形式的機(jī)械手近年來，中國(guó)除了發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)備外，還對(duì)采摘機(jī)器人進(jìn)行了研究。2001年，陸懷民教授研制出一種采集西瓜的機(jī)器人，機(jī)器人由三部分組成：機(jī)械手，控制系統(tǒng)和行走機(jī)構(gòu)和行走裝置是履帶式拖拉機(jī)。該控制系統(tǒng)由一個(gè)具有6個(gè)自由度的機(jī)器人控制，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的捕獲位置[16]。2009年，蔡建榮和江蘇大學(xué)的其他研究人員研究了柑橘類水果機(jī)器人的障礙識(shí)別，并恢復(fù)了三維障礙信息。南京大學(xué)的王學(xué)林研究了開放式機(jī)械手捕捉力的控制系統(tǒng)，提出了果蔬捕捉力的外環(huán)算法。2010年，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的劉兆祥使用3d視覺技術(shù)研究了一種機(jī)器人傳感器，該傳感器可以收獲蘋果，從而使機(jī)器人可以收獲果實(shí)[17]。2011年，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的馮慶春等人通過結(jié)合基于黃瓜視角的反饋定位方法解決了視覺定位誤差大的問題[18]。2012年，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究了一種機(jī)器人采集器，該采集器可以準(zhǔn)確，直觀地識(shí)別自然環(huán)境處于混亂狀態(tài)的荔枝。隨著國(guó)外技術(shù)的發(fā)展，咋們國(guó)內(nèi)的技術(shù)方面研究也取得了很不錯(cuò)的成就，但目前與實(shí)際結(jié)合起來還是有一定的不足[19]。圖1.5華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究的機(jī)器人采集器以上大部分都是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)研究，但沒有優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。至今國(guó)內(nèi)對(duì)菠蘿機(jī)構(gòu)研究設(shè)計(jì)還是比較少，且由于用途有限，效率低下，對(duì)收獲機(jī)的研究成果還不成熟，不能商業(yè)化。目前，在家里采摘菠蘿主要是用人工收割方式。參考文獻(xiàn)[1]Subcommittee,on,FRP,etal.STUDYONTHEMECHANICALPROPERTIESOFFRPMEMBERSFORSTRUCTURALAPPLICATIONSINCONSTRUCTION[J].JournalofJapanSocietyofCivilEngineers,Ser.A1(StructuralEngineering&EarthquakeEngineering(SE/EE)),2015,71(5):II_50-II_64.[2]TanJ,GaoF,XiangC.[MechanismsandMachineScience]AdvancesinMechanicalDesignVolume55||StudyonDynamicStabilityofaTorsionalIsolatorwithNegativeStiffnessStructures[J].2018,10.1007/978-981-10-6553-8(Chapter50):749-763.[3]Zhou,Ping,Li,etal.StudyontheOptimalDesignofSoccerRobotbasedontheMechanicalAnalysis[C]//2019.[4]SrpbA,AsB,MhA,etal.StudyonMechanicalandmicrostructuralcharacteristicsofFrictionStirWeldedAluminiumMatrixcomposite-ScienceDirect[J].Materialstoday:proceedings,2020.[5]StructuresS.STUDYONTHEMECHANICALPROPERTIESOFFRPMEMBERSFORSTRUCTURALAPPLICATIONSINCONSTRUCTION[J].JournalofJapanSocietyofCivilEngineers,Ser.A1(StructuralEngineering&EarthquakeEngineering(SE/EE)),2015,71.[6]DongL,ZhuX,YangD.Studyonmechanicalbehaviorsofdoubleshoulderdrillpipejointthread[J].Petroleum,2018:S2405656117301219.[7]DongL,ZhuX,YangD.Studyonmechanicalbehaviorsofdoubleshoulderdrillpipejointthread[J].油氣（英文）,2019,5(1):11.[8]ZhuoB,ShengLI,ChuanHE,etal.StudyonMechanicalCharacteristicsandSectionDesignofTrenchTypeOpen-cutTunnelLiningStructurewithDeepCoveringSoilunderLoadReduction[J].ModernTunnellingTechnology,2019.[9]劉通,宋琦,梁甜甜,等.小型高效菠蘿采摘機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].2022(11).[10]劉通,宋琦,梁甜甜,等.小型高效菠蘿采摘機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2019,36(11):3.[11]惠佳,王核心,許亞軍.可伸縮式菠蘿采摘機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù),2019(2):4.[12]上海機(jī)械工程學(xué)會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)與研究(1987年第3期)[M].上海交通大學(xué)出版社,1987.[13]燕曉紅,劉芳.典型機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2014.[14]孫開鸞.多功能果園行走機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與市場(chǎng),2012(5):2.[15]藍(lán)