菠蘿采摘機(jī)械研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述1.1國外菠蘿采摘機(jī)械研究國外自動化設(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，測試了收割機(jī)的效率[3]。實驗表明，氣動聯(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方向。Ploat等人測試不同的頻率和振幅以研究振動時間對不同收獲時間下收獲對收獲的影響[4]。結(jié)果表明，收獲效率與橄欖的成熟度有關(guān)。Caprara和Pwzzi使用傳感器檢測了葡萄不同位置的動力接觸，以及葡萄的接觸頭的特性，以收獲葡萄用于接觸收集實驗（VL6060）[5]。由Rehkugler和Pacheco開發(fā)的蘋果春天處理器當(dāng)振動篩轉(zhuǎn)速為5.16m/s時，輸出能量為1151J，適用于中等大小的蘋果收獲[6]。許多國家，如日本、歐洲和美國，研究并首次使用了一個自動系統(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的黃瓜如下圖1.2[8]。Peterson發(fā)明了打擊樂櫻桃采摘器。這臺聯(lián)合收割機(jī)是由兩臺對稱調(diào)諧的機(jī)器組裝而成的。每臺機(jī)器包括行走裝置、控制臺和收集裝置，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國內(nèi)菠蘿采摘機(jī)械研究在中國，園藝技術(shù)的研究始于1970年，并且比外國起步晚。20世紀(jì)70年代以后，中國還開發(fā)了拖拉機(jī)驅(qū)動的振動采摘機(jī)?？缭绞剿烧獧C(jī)也有兩種類型：安全氣囊和手持式電動馬達(dá)[9]。隨著海外設(shè)備的引進(jìn)，我們獲得了不斷的測試經(jīng)驗，并且在國內(nèi)市場上，我們還制造了桑菊設(shè)備，勞動梯，振動器，水果采摘機(jī)以及水果的分選。1990年在中國進(jìn)行果樹的大規(guī)模種植時，果樹的修剪和收獲技術(shù)得到了發(fā)展，跨越式氣動修剪機(jī)和輔助懸掛平臺被廣泛用于果樹的修剪和收獲[10]。該國成功的機(jī)器是ST-360氣動修枝機(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。國內(nèi)研究人員郭輝、楊宛章和李鳳鳴等在借鑒國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)開發(fā)出各種氣動修枝剪，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)械振動篩在收獲期間具有良好的測試效果，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]。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)分析了果樹振動機(jī)的機(jī)理，對水果樹的采摘收割建立了動力學(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)，勵磁機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)組成的偏心振動水果處理器。采收方法是一種機(jī)械振動，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簡易形式的機(jī)械手近年來，中國除了發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)備外，還對采摘機(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)由一個具有6個自由度的機(jī)器人控制，以實現(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[17]。2011年，中國農(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，直觀地識別自然環(huán)境處于混亂狀態(tài)的荔枝。隨著國外技術(shù)的發(fā)展，咋們國內(nèi)的技術(shù)方面研究也取得了很不錯的成就，但目前與實際結(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驗基礎(chǔ)研究，但沒有優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。至今國內(nèi)對菠蘿機(jī)構(gòu)研究設(shè)計還是比較少，且由于用途有限，效率低下，對收獲機(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[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[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報,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[J].裝備制造技術(shù),2019(2):4.[12]上海機(jī)械工程學(xué)會.機(jī)械設(shè)計與研究(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[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[J].技術(shù)與市場,2012(5):2.[15]藍(lán)