手推式矮丛蓝莓采摘机设计与试验402012年4月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringApr.2012手推式矮丛蓝莓采摘机设计与试验郭艳玲，鲍玉冬※，何培庄，王海滨（东北林业大学，哈尔滨150040）摘要：为实现矮丛蓝莓收获的机械化，降低工人的劳动强度，设计一款手推式矮丛蓝莓采摘机。该文首先对收获机理分析，得到了设计依据。应用ADAMS对关键部位进行仿真，确定采摘部分工作参数，为传动系统设计提供了依据，并试制样机。应用样机进行采摘试验，分析试验数据得到，单台采摘量为12kg/h，果实损坏率10%，采净率86%。分析了影响采摘效率的因素，并提出改进措施。关键词：采摘，机具，设计，矮丛蓝莓，ADAMS，试验中图分类号：S225.93文献标志码：A文章编号：1002-68192012-07-0040-06郭艳玲，鲍玉冬，何培庄，等.手推式矮丛蓝莓采摘机设计与试验[J].农业工程学报，2012，287：40－45.GuoYanling,BaoYudong,HePeizhuang,etal.Designandexperimentanalysisofhand-pushlowbushblueberrypickingmachine[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringTransactionsoftheCSAE,2012,287:40－45.inChinesewithEnglishabstract0引言蓝莓产业前景广阔[1-4]。蓝莓（学名越桔Blueberry）属多年生木本珍稀果树，是近几年世界发展最为迅速的集营养与保健于一身的第三代果树品种，被国际粮农组织列为人类五大健康食品之一，堪称“世界水果之王”和“黄金水果”美誉。每年国际市场实际需求量至少在40万t以上，市场容量大，处于供不应求状态[5-8]。黑龙江省蓝莓产业发展具有极佳的资源优势，尤其是大小兴安岭地区寒地，天然植被等稀缺资源和巨大的野生蓝莓储量，决定了其在世界蓝莓产业格局中不可替代的重要地位。矮丛蓝莓，大多采用人工采摘，采摘效率低，蓝莓成熟周期短，劳动强度大，使得蓝莓收获成为一项劳动密集型工作，提高了生产成本[9]。国外蓝莓机械化采收技术比较成熟，广泛应用于高丛和矮丛蓝莓，而国内蓝莓采摘机械化的研究尚处于起步阶段，还没有比较成熟的蓝莓收获机[10-11]。因此实现蓝莓收获的机械化具有重要的意义。1收获机理分析1.1蓝莓植株力学模型的建立蓝莓植株比较复杂，需要对其进行简化。首先从蓝莓侧枝入手，建立模型。侧枝根部直径大于端部直径，收稿日期：2011-10-30修订日期：2011-12-28基金项目：国家林业局948项目（2011-4-21）；东北林业大学研究生论文资助项目（STIP10）作者简介：郭艳玲（1962－），教授，博士生导师，美国密歇根大学研修，主要从事机电一体化，特种加工技术，农业采摘机和机器人研究。哈尔滨东北林业大学，150040。Email:Guo.yl@hotmail※通信鲍玉冬（1986－），博士生，主要从事机电一体化，农业采摘机和机器人研究。哈尔滨东北林业大学，150040。Email:fhbaoyudong@163故侧枝是变截面、变质量的。考虑到果实和树叶的质量，顶端的质量集中，特别是结果期，因此将蓝莓侧枝看作是变截面、顶端质量相对集中的弹性变形体。建立植株力学模型，假设果实和叶片质量集中在树枝顶端，为质量块m，kg；树枝密度为ρ0，kg/m3；线密度为ρ，kg/m。截面是圆形的，随着高度增加截面面积A变小，将树枝纵截面的枝干延长线交点作为Z轴原点，Z轴方向竖直向下，则单位高度面积衰减率为Az（1）任一点z处的截面积为Azz（2）线密度为00Azz?（3）树枝任意一点z处的线密度为22244AzzI（4）蓝莓侧枝为密度恒定、质量均匀变化的弹性体组成，为了量化计算，需要实测一组蓝莓树枝数据。表1所示是品种为美登蓝莓的熟果、青果及叶与母枝的平均结合力；表2所示是实测美登蓝莓侧枝数据。表1蓝莓（美登）试验数据Table1Blueberryblomidonexperimentdata熟果青果枝叶1.2蓝莓果实采摘力分析采摘机以一定频率振动果树时，对树枝形成一定频率和幅值的振动，假设经过振动传递，最后在树枝上的振动响应为?sinetftAt?（5）第7期郭艳玲等：手推式矮丛蓝莓采摘机设计与试验41式中，A为振动幅值，m；ω为振动频率，rad/s；φ为初始相位角，rad；ξ为阻尼比。表2蓝莓（美登）侧枝数据Table2Blueberryblomidonbranchdata参数底面直径d2/mm顶部直径d1/mm长度l/mm...