红花采摘机器人末端采摘装置设计与试验

doi:10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2025.03.039

中国农机化学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 271-276.DOI: 10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2025.03.039

红花采摘机器人末端采摘装置设计与试验

邱兆鑫1, 2，郭辉2，高国民2，武天伦2，陈海洋2

（1. 江西科技学院智能工程学院，南昌市，330098； 2. 新疆农业大学机电工程学院，乌鲁木齐市，830052）

出版日期:2025-03-15 发布日期:2025-03-13
基金资助:
新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目（2022D01A117）；新疆农业大学研究生科研创新项目（XJAUGRI2023014）；江西科技学院校级科研项目（24ZRYB14）

Design and test on end picking device of safflower picking robot

Qiu Zhaoxin1， 2, Guo Hui2, Gao Guoming2, Wu Tianlun2, Chen Haiyang2

（1. School of Intelligent Engineering, Jiangxi University of Technology, Nanchang, 330098, China;
2. School of Mechanical and Electrical Engineering, Xinjiang Agricultural University, Urumqi, 830052, China）

Online:2025-03-15 Published:2025-03-13

摘要/Abstract

摘要：

针对新疆红花自动化采摘装置采净率不高、破碎率大的问题，设计一种基于双刀联动机构的末端采摘装置。分析末端采摘装置工作原理，对关键部件的设计参数进行确定；确定刀轴转速、风机风速和导花套锥度为影响红花采收性能的主要因素，并以采净率、破损率为试验指标，进行三因素三水平二次正交组合试验。试验结果表明：影响采净率和破损率的因素主次顺序为风机风速、导花套锥度、刀轴转速。较优组合：导花套锥度为59.5°、刀轴转速为312 r/min、风机风速为6.28 m/s，此时花丝采净率为90.77%，破损率为6.54%。为红花自动化采收提供理论依据和技术参考。

关键词: 红花采摘机器人, 末端执行器, 双刀联动机构, 气动式, 正交试验

Abstract:

Aiming at the problems of low cleaning rate and high crushing rate of automatic picking device of safflower in Xinjiang, a picking head of safflower based on double-knife linkage mechanism was designed. On the basis of analyzing the working principle of the picking head, the design and parameters of the key components were determined. The main factors affecting the harvesting performance of safflower were determined as the speed of cutter shaft crank, wind speed of fan and the taper of flower guide sleeve, and the three-factor and three-level of quadratic orthogonal combination tests were carried out with the cleaning rate and damage rate as the test indexes. The test results show that the main and secondary influencing factors are wind speed of fan, taper of guide sleeve, spindle speed. The optimal combination is that the taper of flower guide sleeve is 59.5°, the rotational speed of cutter shaft is 312 r/min, the wind speed of fan is 6.28 m/s, the clean rate of flower wire is 90.77%, and the damage rate is 6.54%. This study can provide theoretical basis and technical reference for automatic harvesting of safflower.

Key words: safflower picking robot, end picking device, double-knife linkage mechanism, pneumatic, orthogonal test

中图分类号:

S225.93

邱兆鑫, , 郭辉, 高国民, 武天伦, 陈海洋. 红花采摘机器人末端采摘装置设计与试验[J]. 中国农机化学报, 2025, 46(3): 271-276.

Qiu Zhaoxin, , Guo Hui, Gao Guoming, Wu Tianlun, Chen Haiyang. Design and test on end picking device of safflower picking robot [J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2025, 46(3): 271-276.

参考文献

［1］　周远航, 郭建富, 马小龙, 等. 新疆红花生产现状及发展对策研究［J］. 安徽农业科学, 2021, 49（19）: 199-201, 217.
Zhou Yuanhang, Guo Jianfu, Ma Xiaolong, et al. Research on current situation and development countermeasures of Xinjiang safflower production ［J］. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2021, 49（19）: 199-201, 217.
［2］　梁丹丹, 葛云, 张立新, 等. 对辊气吸式红花采收装置储花室的设计及流场模拟［J］. 甘肃农业大学学报, 2017, 52（5）: 177-182.
Liang Dandan, Ge Yun, Zhang Lixin, et al. Flow field simulation and design of storage chamber of rollsuction type harvester on safflower ［J］. Journal of Gansu Agricultural University, 2017, 52（5）: 177-182.
［3］　安亮亮, 曹卫彬, 李树峰, 等. 梳夹式红花采收机液压系统设计［J］. 中国农机化学报, 2020, 41（1）: 37-42.
An Liangliang, Cao Weibin, Li Shufeng, et al. Design of hydraulic system for combclamping safflower harvesting machine ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2020, 41（1）: 37-42.
［4］　张振国, 邢振宇, 杨双平, 等.圆弧渐进式红花丝采收装置设计与试验［J］. 农业工程学报, 2022, 38（17）: 10-21.
Zhang Zhenguo, Xing Zhenyu, Yang Shuangping, et al. Design and experiments of the circular arc progressive type harvester for the safflower filaments ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2022, 38（17）: 10-21.
［5］　Han C J, Hu X W, Zhuang Z H, et al. Design and test of bionictype safflower filament picking device ［J］. International Agricultural Engineering Journal, 2019, 28（1）: 172-177.
［6］　Azimi S, Chegini G, Kianmehr M H.Design and manufacture of safflower petal harvester machine ［J］. Mechanics & Industry, 2012, 13（5）: 301-305.
［7］　孙恒, 陈作模, 葛文杰. 机械原理［M］. 北京: 高等教育出版社, 2013.
［8］　陈飞, 葛云, 张立新, 等. 红花采摘腔室气流场仿真优化设计与试验［J］. 江苏大学学报（自然科学版）, 2021, 42（4）: 414-420.
Chen Fei, Ge Yun, Zhang Lixin, et al. Simulation and optimization design and experiment of airflow field in safflower picking chamber ［J］. Journal of Jiangsu University （Natural Science Edition）, 2021, 42（4）: 414-420.
［9］　吴文江, 郭斌, 高占凤, 等.基于DEM的沙土颗粒建模及参数标定研究［J］. 中国农机化学报, 2019, 40（8）: 182-187.
Wu Wenjiang, Guo Bin, Gao Zhanfeng, et al. Sand modeling and parameter calibration based on DEM ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2019, 40（8）: 182-187.
［10］　丁筱玲, 崔东云, 刘童, 等.精准变量排肥器结构优化设计与试验［J］. 中国农机化学报, 2019, 40（1）: 5-12.
Ding Xiaoling, Cui Dongyun, Liu Tong, et al. Optimization design and experiment of precision variable fertilizer device ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2019, 40（1）: 5-12.

[1]	叶海平, 郑志坚. 仙人球自动移栽机末端执行器的设计与试验[J]. 中国农机化学报, 2025, 46(2): 20-26.
[2]	朱海亮, 王家忠, 孔德刚, 邢雅周. 基于不规则曲面的海湾扇贝定向上料系统设计[J]. 中国农机化学报, 2025, 46(1): 52-60.
[3]	王明龙 , 徐垚 , 张智浩 , 朱立学 , 林桂潮 , . 茶叶智能机械化采摘技术与装备研究进展[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(9): 305-310.
[4]	何梁, 薛龙, 曾瑜琦, 刘木华, 杨君, 黎静. 莲蓬采摘末端执行器设计[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(8): 38-42.
[5]	胡皓若, 张跃跃, 周佳良, 陈青, 王金鹏. 果蔬采摘机器人末端执行器研究现状[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(4): 231-236.
[6]	付敏, 郭世珂, 张龙一, 郝镒林, 李池瑶. 基于TRIZ的猕猴桃采摘机设计[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(3): 1-7.
[7]	李海亮, , 孙海天, 王宏轩, 薛忠, 胡军, 孙伟生. 我国菠萝采收装备研究现状及发展趋势[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(12): 66-72.
[8]	陈光明, , 毛奔, 章永年, . 名优茶采摘机器人关键技术研究[J]. 中国农机化学报, 2023, 44(12): 174-180.
[9]	邢钦淞, 丁素明, 薛新宇, 崔龙飞, 乐飞翔, 李鹰航. 智能田间除草机器人发展现状研究[J]. 中国农机化学报, 2022, 43(8): 173-181.
[10]	伍德林, 杨俊华, 刘芸, 赵恩龙, 刘路, 曹成茂. 我国油茶果采摘装备研究进展与趋势[J]. 中国农机化学报, 2022, 43(1): 186-194.
[11]	田辉, 张驻军, 王玲, 陈永, 李锐霞, 吴鑫, . 果蔬采摘刚度增强型软体抓手设计与试验[J]. 中国农机化学报, 2021, 42(10): 1-6.
[12]	左斌;张永康;赵海燕;赵经纬;. 高枝水果采摘器设计与研究[J]. 中国农机化学报, 2020, 41(9): 39-46.
[13]	李俊杰;马蓉;张垚鑫;郭昊生;. 库尔勒香梨物理及压缩特性试验研究[J]. 中国农机化学报, 2019, 40(12): 93-99.

红花采摘机器人末端采摘装置设计与试验

Design and test on end picking device of safflower picking robot

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 13

编辑推荐

Metrics

本文评价