白芦笋选择性收获机末端执行器作业分析与试验

２　０　１　８年４月　ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１２９８．２０１８．０４．０１３　农业机械学报　第４９卷第４期　白芦笋选择性收获机末端执行器作业分析与试验　刘雪美　杜　帅　苑　进　李　扬　邹亮亮　（１．山东农业大学机械与电子工程学院，泰安２７１０１８；２．山东省园艺机械与装备重点实验室，泰安２７１０１８）　摘要：为实现白芦笋高效、低损伤采收，设计了一种适用于白芦笋选择性收获机的末端执行器，并推导出一种驱动　力的计算方法。为驱动末端执行器完成人土、剪切、夹持、拔取等动作，需对其人土驱动力、剪切力以及夹持力等控　制参数给出定量描述。首先，针对入土驱动力问题，利用ＤＥＭ仿真建立末端执行器一土壤离散元模型，研究末端执　行器与土壤作用过程，分析末端执行器入土驱动力；其次，从切割白芦笋和土壤两方面分析末端执行器的剪切力，　利用万能试验机与ＤＥＭ仿真建立白芦笋一末端执行器一土壤的互作用模型，借助万能试验机模拟末端执行器的刀　片切割白芦笋过程，确定白芦笋剪切强度，结合从ＤＥＭ仿真角度测得末端执行器刀片切割土壤所需的剪切力，确　定末端执行器剪切力参数范围；再次，通过万能试验机模拟末端执行器夹持白芦笋过程，确定白芦笋抗压强度，结　合从ＤＥＭ仿真角度分析末端执行器在土壤中完成夹持动作所需的夹持力，确定末端执行器夹持力参数范围。最　终，确定末端执行器入土驱动力Ｆ　＞１９５　Ｎ、剪切力Ｆ　＞１．８　Ｎ、夹持力Ｆ　＜１３　Ｎ的参数范围。根据确定的末端　执行器的参数范围，选取几组参数组合进行田间采收试验，试验结果表明：在入土驱动力２００　Ｎ、剪切力２　Ｎ、夹持力　１１　Ｎ的参数组合下，白芦笋的采收率大于９９％，损伤率小于３％，损伤率的数值在可接受范围内，符合白芦笋低损　伤采收的要求，为白芦笋选择性收获机实现选择性、低损伤采收提供了一定的理论支持。　关键词：白芦笋采收机；末端执行器；离散元；剪切试验；夹持试验　中图分类号：Ｓ２２５．９９　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１２９８（２０１８）０４一Ｏｌ１０—１１　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｄ—ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｏｆ　Ｗｈｉｔｅ　Ａｓｐａｒａｇｕｓ　ＬＩＵ　Ｘｕｅｍｅｉ　＇　ＤＵ　Ｓｈｕａｉ　ＹＵＡＮ　Ｊｉｎ　’　ＬＩ　Ｙａｎｇ　·　ＺＯＵ　Ｌｉａｎｇｌｉａｎｇ　·　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉａｎ　２７１０１８，Ｃｈｉｎａ　２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｔａｉａｎ　２７　１　０　１　８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｈｉｇｈ　ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｄａｍａｇｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｗｈｉｔｆｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ，ａｎ　ｅｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｆｏｒ　ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ，ａｎｄ　ａ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｗａｓ　ｄｅｒｉｖｅｄ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｄｒｉｖｅ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ，ｓｈｅａｒ，ｃｌａｍｐｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｕｌｌｉｎｇ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ，ｓｈｅａｒ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ，ＤＥＭ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ｔｈｅ　ｅｎｄ—ｅｆｆｅｃｔｏｒ—ｓｏ／ｌ　ｄｉｓｃｒｅｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｅｎｄ—ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｏＦｅｅ　ｏｆ　ｅｎｄ—ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｗａｓ　ａｎａｌｆｙｚｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｆｏｒｅｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｄ．ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ．Ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ．ｅｎｄ—ｅｆｆｅｃｔｏｒ．ｓｏｉｌ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｂｙ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ａｎｄ　ＤＥＭ．Ｔｈｅ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｉ１　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｆｒｏｎ　ｔｈｅ　ＤＥＭ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｅｎｄ．ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｄ—ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｈｏｌｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｗａｓ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｎｄ—ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ＤＥＭ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ａｎｄ　ｔｈｅ　收稿日期：２０１７—１１—０３修回日期：２０１８一Ｏｌ一２２　基金项目：国家自然科学基金项目（５１６７５３１７）、国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＤ０７０１１０３—３）和山东省重点研发计划项目　（２０１７ＧＮＣ１２１　１０、２０１７ＧＮＣ１２１０８）　作者简介：刘雪美（１９７３一），女，教授，博士生导师，主要从事智能农机装备研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｘｍｙｗｊ＠１２６．ｃｏｎ　通信作者：李扬（１９８２一），男，博士后，主要从事智能农机装备、智能控制方法和嵌入式系统设计研究，Ｅ－ｍａｉｌ　第４　刘雪荚等：ｈ芦竹选择性收扶机末端执行　作业分析　Ｊ试验　ｒａｎｇｅ　ｏｔ’ｔｈｅ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ（）ｆ．ｔｈｅ　ｅｎ（Ｉ·ｅｆｆｅｃｔｍ’ｗａｓ　ｄｅｔｍ’ｍｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ．ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｒａｎｇｅ　ｏｔ’ｔｈｅ　ｄ１．ｉｖｉｎｇ　ｆｏＩ’ｃｅ　Ｆ　７　＞１９５　Ｎ，ｔｉｌｅ　ｓｌｌｅａ　ｒ’ｆ（）　ｅ　ＦＪ（，＞１．８　Ｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｆｏ　ｒ‘ｃｅ　ＦＪ　＜１３　Ｎ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｎｎｉｎｅｄ．Ａｃｔ：Ｏ１’ｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎ（１一ｅｆｆｅｃｔｍ’，ａ　ｆｅｗ　ｃｏｉｎ｝）ｉｎａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ｓｅｌｅｃｔｅ（Ｉ　ｆｏｒ　ｆｉｅｈｔ　ｈａｔ’ｖｅｓｔｉｎｇ　ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｈｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｃｏｖｅｔ’Ｙ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｗａｓ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　９９％ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　３％ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｄｌ。ｉｖｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　２００　Ｎ．ｓｈｅａｒ　ｆｏ，‘ｃｅ　ｏｌ　２　Ｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐａｔ　ａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｅｌａｍｐｉｔｉｇ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　１　１　Ｎ．Ｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　１．ａｔｅ　ｗａｓ　ｗｉｔｈｉｎ　ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ　ｒａｎｇｅ．　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ａｃｃｏｒｄｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｌ’ｅｎｌｅｎｔｓ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ．ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｅａｌ　ｓｕｔ￣ｐｏｒｔ　ｆ１）ｒ　ｓｅｌｅｃ。ｔｉｖｅ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ａｌｌｄ　ｌｏｗ　ｄａｍａｇｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｔ’ａｇｕｓ　ｈａｒｖｅｓｔｅ　ｒ’；ｅｌｔｄ—ｅｆｌ￣ｅｔｍ’；ｄｉｓｃ！‘ｅｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｔｅｓｔ；ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｔｅｓｔ　０　引言　Ｆ＿】芦笋为多年生草　植物，营养价值比一般蔬　装高５倍以Ｊ：，具有抗癌保健功效，被誉为“蔬菜之　件，确定剪切力与火持力参数范围。　１　末端执行器设计与驱动力计算　［Ｊ芦笋的采收多为细长的芦笋　，成笋后的笋　尖长ｍ垄而，通过观察垄面上的笋尖位置，挖开笋尖　”　我国是芦笋种植大国，收获面积占全球的　９０％，但以人工采收为主　白芦笋需在笋尖刚出土　时挖土收获，凶其采收时　为早卜或傍晚，采收时问　比较集中，人工采收工作鞋大、效率低　。白芦笋　的选择性、高效、低损伤的采收要求　成为制约我国　芦笋Ｊ祀业发展的瓶颈。　近年，网内外针’对　芦笋收获已经开腱ｒ相关　旁的土壤，铲断白芦笋根郎，抽出白芦笋后需将土壤　【ｕ］填（【皋Ｊ　１），采收步骤比较繁琐，单根芦笋采收耗时　比较长；现有的一次性白芦笋收获机械，虽然采收效　率比人工采收高，但是芦笋的坏损率很高，降低了经　济效　；而自行设计的末端执行器（｝冬Ｊ　２）仿生人］＝：　采收过程，选择性采收，实现白芦笋的切根、央持、拔　技术研究　，国ｌ大】白芦笋采收多为人工于持采笋　取，且无需挖土同填，使复杂的作业步骤简单化，单　收扶．劳动强度大，效率低；困外现有的白芦笋收　狭机为一次性收获，即不　分芦笋生长状况、笋芽长　度，从根部将其一次性切割。ｒ｝１于现行机械为一次　性采收，破坏性强，损伤牢高，大大降低了芦笋产量。　于此，项目组提出＿ｒ一种白芦笋选择性收扶机，依　根芦笋采收耗时短，不损伤其他芦笋，保证ｒ经济效　箍．　锥末端执行器扎入土壤，将白芦笋切断，夹住许带｝ｊＪ　土壤，完成采收动作　山于芦笋脆嫩、易折断的特　点，增加了未端执行器的采收难度，驱动力过大，会　损伤白芦笋，增加＿ｒ损伤率；驱动力过小，就会存在　切不断、提不出等问题，降低了采收率。因此，末端　Ｆｉｇ．１　ｌ　白芦笋人工采收过程　、ｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｈａｒｖｅｓｔｉ￣ｉｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓ１）ａｉ’ａｇｕｓ　执行器采收过程中驱动力以及离效、低损伤采收的　要求成为实现白芦笋机械化采收的关键　为ｒ解决采收过程中驱动力的问题，实现高效、　低损伤采收，本文　‘对自行设计的采收白　笋的术　端执行器，分析其　白芦笋、土壤之『ｕＪ的相　作川过　程，推导一种入土驱动力、剪切力和夹持力的汁算方　法，并通过万能试验机和ＤＥＭ仿真对３个驱动力进　行定量描述　首先，通过ＤＥＭ仿真建　末端执行器一　土壤的离散＝Ｊ亡模型，分析末端执行器人土驱动力；然　后，利用万能试验机和ＤＥＭ仿真建立白芦笋一末端　执行器～土壤的瓦作用模　，分析末端执行器分刖　ｊ　ｈ芦笋和土壤的作用关系；借助万能试验机模拟未　端执ｉ于器剪　和央持白芦笋的过程，从ＤＥＭ仿真角　度分析末端执行器切割和夹持土壤所需的剪切力祠ｊ　剪｝ＪＪ轴旧２　术端执仃器结构示意　Ｆｉｇ．２　Ｓ（·ｈｅｍａｔｉ（’ｄｉａｇ￣’ａ）ｎ　ｏｆ　ｆ￣ｌｌｄ—ｅ　ｒｆ　【’“ｌｒ　ｓｈ‘Ｌｌ‘’ｈｉｒｅ　２爽持轴３外壳体４．刀片５．　片护板６．夹板　夹持力，建立末端执行器剪切力与夹持力的约束条　未端执行器工作原理如下：①入土：白芦笋选择　ｌ１２　农业机械学报　性收获机的末端执行器移动到芦笋头的侧上方，根　据当地的采收农艺，驱动末端执行器下插入土壤，到　达采收深度。②剪切：剪切电动机驱动剪切轴转动，　从而带动刀片转动并切断白芦笋。③夹持：夹持电　动机带动夹持轴以及夹板转动，夹住白芦笋，然后拔　出地面，完成采收工作。　１．１末端执行器设计　●　图３夹板夹持白芦笋简化模型　Ｆｉｇ．３　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｗｉｔｈ　ｓｐｌｉｎｔ　０：Ｌｃ。ｓ旦２　“　（１）　、　１．１．１整体结构　白芦笋为培垄种植，垄的尺寸～般为上边宽　７００　ｍｍ、底边宽１　３００　ｍｍ、垄高７００　ｍｍ的梯形结　式中　Ｒ——白芦笋半径　，Ｊ——夹板第１节长度，取５０　ｍｍ　构，芦笋一般为第２年开始采收，笋龄一般为１０　ａ。　经过在山东省曹县等地调研发现：１～７　ａ笋龄的　芦笋生长环境土壤较松软，芦笋生长较直；８～１０　ａ　笋龄的芦笋因土壤板结、有土块等原因会出现弯　曲现象。所设计的末端执行器只针对１—７　ａ笋龄　的直芦笋进行采收。白芦笋的采收长度一般为地　下２５０～３００　ｍｍ，所以设计末端执行器的入土深度　为２５０～３００　ｍｍ。考虑到白芦笋在地下的生长特　性，采用同轴旋转的结构（图２），由外壳体、夹持　轴、剪切轴、刀片、刀片护板、夹板等组成，其中外　壳体、夹持轴、剪切轴、刀片护板、夹板所用材料均　为３０４不锈钢，为保证较好的刚度，刀片选用高碳　钢材质。　剪切轴下端固定有长度为１００　ｍｍ的刀片，用　于切断白芦笋，刀片的转动角度为９Ｏ。。夹持轴为　直径１０　ｍｍ的不锈钢管，嵌套在剪切轴（８　ｍｍ）外　面，固定有一片夹板，夹板弯曲一定角度０，增加夹　持白芦笋时接触面积。外壳体为直径１２　ｍｍ的不　锈钢管，嵌套在夹持轴外面，中部与夹持轴上夹板配　合固定另一片夹板，夹板自然状态下张开６０。的夹　角。外壳体的下部有保护刀片的刀片护板。其中，　为了完成白芦笋的剪切与夹持，刀片与夹板距离　１５０　ｍｍ，既要保证采收长度，还要夹持白芦笋完成　拔取作业。末端执行器固定在白芦笋选择性收获机　上作为关键作业部件，采收时基于机器视觉的定位　方法，通过图像采集、数字图像处理的手段，识别出　笋尖的位置，进而进行白芦笋的定位和入土采收。　其中外壳体与液压缸连接，实现末端执行器的人土　与拔取；剪切轴由剪切驱动电动机驱动旋转，实现白　芦笋的剪切；夹持轴由夹持驱动电动机驱动旋转，实　现白芦笋的夹持。　１．１．２夹板　为了实现夹板夹持白芦笋，防止打滑，夹板设计　如图２所示，中问有一定弯曲角度０。夹板夹持白　芦笋的简化模型如图３所示。　由图３中夹板夹持白芦笋的模型简图分析可知　由式（１）可得　０：　ｉ　（２）　通过在山东省曹县等地实地调研，收获的白芦笋　直径为１０—３０　１Ｙｌｎｌ，其中８０％以上为（２０±２）ＩＴｌｍ。　设计夹板弯曲角度时应考虑夹板第１节长度　以及　白芦笋直径的取值范围，夹板的弯曲角度０可由　式（２）计算，得出夹板的弯曲角度应在１１０。～１２７。，　特别针对占比较大的２０　ｍｍ直径的芦笋，最终设计　夹板的弯曲角度为１２０。。　１．１．３　刀片护板　在末端执行器的外部设计了在人土时保护刀片　的刀片护板，如图２所示。刀片护板为中间开槽用　于藏刀片的三角结构，为了能完全护住刀片，刀片护　板的厚度比刀片宽度大２　ｍｍ。刀片护板入土时需　要切割土壤，在其入土方向为倒三角结构，如图４所　示。其中由于刀片护板厚度的尺寸固定，入土角成　了减少阻力的关键，入土角越小，越容易切割土壤；　但是入土角减小导致护板与土壤的接触面积增大，　增加了摩擦阻力。　４夹极静力学模型　Ｆｉｇ．４　Ｓｐｌｉｎｔ　ｓｔａｔｉｃ　ｍｏｄｅｌ　刀片护板入土阻力　＝２Ｆ　ｉ峰＋２Ｆ　。ｓ譬＋２Ｆ他＋　２Ｆ　Ｉｃｏｓ　＋２Ｆ　ｃ　（３）　其中　Ｆ　１＝／ｘＦⅣ１　Ｆｎ　／ｘＦⅣ，　Ｆ～，＝Ｐ　Ａ　第４期　刘雪美等：白芦笋选择性收获机末端执行器作业分析与试验　则　＝２（Ｆｒ】＋Ｆ亿＋Ｆ￣２ｃｏｓ等）＋Ｐｉａ６＋　Ｐ　ａｂｃｏｔ譬＋ｃ　的入土角　ａｒｃｓｉｎ　（５）　——土壤内摩擦角　ｈ　、　末端执行器的侧阻力为　（４）　式中厂＝２　ｆ　《ｃ＋　∑ｒ　Ｈ　ａｎ　）１ＴＲ　ｄｚ　（８）　尺　——末端执行器横截面直径　ｄ　——人土深度的微分变元　＾——末端执行器人土深度　末端执行器入土时侧阻力由式（８）表示，入土　驱动力应大于入土侧阻力／，才能保证完成人土动　作。　对式（４）进行二次求导可得出入土阻力最小时　式中｜Ｂ——刀片护板人土角　Ｆ　。、Ｆ　——刀片护板法向力　Ｆ　、Ｆ　——刀片护板摩擦力　１．２．２剪切力　末端执行器的刀片在完成剪切运动时，首先切　割土壤，然后再切割芦笋。刀片进行剪切运动时的　Ｆ　Ｆ　——刀片护板粘附力　ｃ——土内聚力　——Ａ——刀片护板侧面积　摩擦因数　静力学模型如图６所示，刀片的剪切力需要克服来　。——刀片护板厚度　６——刀片护板长度　自土壤的抵抗机械破坏的粘结力、抗压力、土壤对刀　片的摩擦力和粘附力以及白芦笋的抗剪强度　。　Ｐ　——单位面积上所受压强　刀片护板入土角与入土阻力的关系可由式（４）　表示，人土角设计由式（５）得到，保证人土阻力最　小。　１．２驱动力计算　１．２．１入土驱动力　图６剪切力静力学模型　Ｆｉｇ．６　Ｓｈｅａｒ　ｓｔｒｅｓｓ　ｓｔａｔｉｃ　ｍｏｄｅｌ　在分析末端执行器所需的入土驱动力时，将末　端执行器与土壤的接触模型简化为图５，末端执行　器扎入土壤一定采收深度时，从深度为　末端执行　器与土壤交界处取一末端执行器单元和土单元，对　其进行受力分析　。　刀　剪切力为　Ｐ：２Ｆ　，ｓｉｎ要＋２Ｆ　ｃ。ｓ要＋２Ｆ　＋　２Ｆ　３ｃ０ｓ÷＋２Ｆ　４＋ｃ＋Ｆ，　其中　式中（９）　Ｆ　＝ｔｘＦⅣ３　Ｆ　＝ＩｘＦⅣ４　６——刀片刃角　Ｆ　Ｎ３、Ｆ　Ｎ４——刀刃法　力　Ｆ　、Ｆ　——刃口摩擦力　Ｆ　Ｆ　——刀刃黏聚力　图５末端执行器人土驱动力模型　Ｆｉｇ．５　Ｄｒｉｖｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｅｎｄ—ａｃｔｕａｔｏｒ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｉｎ　ｓｏｉｌ　Ｆ　——白芦笋抗剪强度　末端执行器剪切白芦笋时所需剪切力由式（９）表　示，刀片需要克服土壤的摩擦力、黏聚力以及白芦笋　的抗剪强度才能完成剪切动作。　１．２．３夹持力　１．末端执行器单元２．土单元　末端执行器扎入土壤过程中受到土壤的阻力，　即末端执行器的侧阻力，人土驱动力需要克服侧阻　力。由末端执行器入土驱动模型分析可得如下关　系：　末端执行器夹板夹持白芦笋静力学模型如图７　所示，由于夹板在夹持白芦笋的过程中，夹板先压缩　土壤再夹住白芦笋，土壤的压缩运动对白芦笋产生　土的抗剪强度为　＝ｃ＋Ｏｒｔａｎ￣ｐ　（６）　一个扰动Ｆ　，夹板产生抵抗干扰力的压力Ｆ　。为　其中　式中　ｏｒ＝Ｋ。∑ｒ　Ｈ　——土的侧压力　（７）　了方便计算，假设土壤扰动产生的力作用在白芦笋　的　轴方向　。夹板侧边倒角处理，设计成“Ｖ”型　结构。夹板通过压实的土壤或其本身夹住白芦笋，　并对白芦笋茎秆造成一定微量变形。以白芦笋竖直　方向为ｚ轴，夹板径向方向为ｌ，轴，夹板轴向为　Ｋ。——土的静压力系数　——第ｉ层土的重度　日　——第ｉ层土的厚度　１ｌ４　农业机械学报　轴，建立如图７所示的坐标系。　其中，４、　为左右夹　板与白芦笋的接触点。　Ｚ　Ｉ　Ｆａ，￣，ｋＦ＃Ｂ　ｆ＼　一　—　１Ｂ　　ｌＦｍ　０　ｚ　　：』ｊ　ｌ、　—、　———／　／—　　——　（ａ）ＺＯＸ面　（ｂ）ＸＯＹ画　图７　白芦笋受夹持力时静力学模型　Ｆｉｇ．７　Ｓｔａｔｉｃｓ　ｍｏｄｅｌｓ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｕｎｄｅｒ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　当夹板夹住白芦笋处于夹持临界状态时，也即　末端执行器刚好将白芦笋夹住并拔取出。根据白芦　笋受力模型图，分别通过Ａ、　两点垂直于ＺＯＸ面作　旋转轴，并对Ａ、Ｂ两点列力矩方程　一（Ｇ＋　詈ｓｉｎ　０＋２ＦＢ￣　。＋２　＋２Ｆ　Ｌｏ一　（三一　Ｌｏ）＝。　（Ｇ＋　。＋２ＦＡ＝Ｘ１　Ｌｏ一　（　＋　Ｌｏ）－．－　（１０）　式中　Ｄ——白芦笋直径　——两夹持点距离　Ｇ——白芦笋重力　，Ｊ　——夹板上下接触点距离　，Ｊ——扰动点与　轴距离　——、　Ａ点在　、ｚ方向的压力分量　Ｆ　、Ｆ　——　点在Ｘ、ｚ方向的压力分量　解得　（１２）　＝　ｉｎ导　（１３）　：　＋　ｉｎ导　（１４）　末端执行器夹持白芦笋时，受力较为复杂，当白　芦笋受到土壤的扰动Ｆ　时，夹板的夹持力　Ｆ＝２（Ｆ　＋ＦＲ　）　（１５）　２末端执行器驱动力分析　２．１入土驱动力　现有和土壤相关的研究表明　，末端执行器　与土壤相互作用过程中，由于土壤的区域性差异、土　壤紧实度等因素的影响，通过传统的方法研究末端　执行器与土壤的作用过程，很难全面深刻地揭示末　端执行器与土壤作用的内在机理。因此，近年来与　土壤相关的研究¨　，开始借助离散元法分析土壤　颗粒与作业部件的作用机理。本文从ＤＥＭ仿真角　度建立末端执行器一土壤的离散元模型，分析末端执　行器与土壤的作用关系，确定末端执行器所需的人　土驱动力。　２．１．１离散元模型　土壤粒径的测定采用筛分法¨　，土壤筛为　８层，由上到下每层的筛孔直径为３、２、１、０．４５、０．３、　０．２、０．１、０．０５　ｍｍ。其中３　ｍｍ的土壤筛不作为统　计标准。从试验区采集３份土壤样本，均为４００　ｇ，　记为样品１、样品２、样品３。将样品倒人叠加好的　上层土壤筛中，进行筛分。测得土样中土壤的粒径　分布如表１所示。　表１试验区土壤粒径分布　Ｔａｂ．１　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｉｎ　ｔｅｓｔ　ａｒｅａ　质量　ｇ　平均值／　质量　粒径／ｍｍ　样品１　样品２　样品３　ｇ　分数／％　Ｏ～Ｏ．Ｏ５　４８．６９　３２．１６　２Ｏ．１９　３３．６８　８．４２　Ｏ．０５～０．１　８．７６　１５．３７　７．８６　ｌ０．６６　２．６７　０．１～０　２　６４．５２　５９．８５　６６．２７　６３．５５　ｌ５．８９　Ｏ．２～０．３　２４．１５　３０．２９　３４．６ｌ　２９．６８　７．４２　Ｏ．３～０　４５　８４．４１　９６．１５　８２．１３　８７　５６　２１．８９　０．４５　ｌ　１０２．３５　９７．４２　ｌｌ７．２８　１０５．６８　２６．４２　ｌ～２　５７．２３　４６．２１　４３．４８　４８　９８　ｌ２．２４　≥２　９．８９　２２．５５　２８．１８　２０．２１　５．０５　为测定仿真需要的土壤剪切模量，首先借助三　轴仪等仪器进行土壤弹性模量的测试。从试验区采　集３份土样，进行制备土样、安装土样、固结土样、加　压等操作，随着不断地加压、卸载等操作，载荷与土　壤样本轴向变形形成封闭的滞回圈且面积不断减　小，土壤不断接近完全弹性应变。土壤弹性模量和　土壤剪切模量为　Ｅ：　：＿．『　（１６）（　）　ＧＴ　南　‘＂）　第４期　刘雪美等：白芦笋选择性收获机末端执行器作业分析与试验　表２离散元仿真参数　Ｔａｂ．２　Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　式中Ｅ——土壤弹性模量　△　——轴向载荷　ｈｈ　——土壤弹性变形量　——参数　土壤颗粒泊松比　土壤颗粒剪切模量／Ｐａ　土壤颗粒密度／（ｋｇ·ｍ　Ｉ３）　末端执行器材料泊松比　数值　土样固结后的高度　泊松比　Ｇ　——土壤剪切模量　——接触模型不同参数的设定直接影响了颗粒所受　接触力和力矩的大小，对于不同的仿真对象，需通过　不同的参数标定¨　，建立不同的接触模型，来保证　仿真结果的真实性。由于试验区白芦笋种植的土壤　多为砂壤土，有一定粘结力，本文选用Ｈｅｒｔｚ—　Ｍｉｎｄｌｉｎ（ｎｏ　ｓｌｉｐ）模型作为离散元法仿真白芦笋末端　执行器与土壤颗粒接触力模型。并将颗粒视为黏性　体，假定颗粒间存在黏结力，设定Ｈｅｒｔｚ—Ｍｉｎｄｌｉｎ　ｗｉｔｈ　ｂｏｎｄｉｎｇ为颗粒间的接触模型。颗粒ｉ在运动　末端执行器材料剪切模量／Ｐａ　末端执行器材料密度／（ｋｇ·ｍ　Ｉ３）　颗粒与颗粒之间相关系数　颗粒与颗粒之间滚动摩擦因数　颗粒与颗粒之间静摩擦因数　颗粒与末端执行器之间相关系数　颗粒与末端执行器之间滚动摩擦因数　颗粒与末端执行器之间静摩擦因数　颗粒半径／ｍ　颗粒数目／个　重力加速度／（Ｉｎ·Ｓ　）　过程中主要受自身的重力ｍ　ｇ、颗粒间黏结力Ｆ　颗　粒间或者颗粒与末端执行器法向碰撞接触力Ｆ　，，　法向阻尼Ｆ　．　颗粒间或者颗粒与末端执行器切向　碰撞力Ｆ　切向阻尼Ｆ　，　．　仿真时步／ｓ　。此外，颗粒还受到切　１　ｍｍ，０．２～１．２倍随机分布，粒子总数为８×１０　，黏　结半径为１　ｍｍ，接触半径为２　ｍｍ，由于粒子在７　Ｓ　时落完，开始黏结时间为７．１　Ｓ，网格尺寸为２　ｍｍ　（２倍于粒径）。在ＥＤＥＭ求解模块对瑞丽时间步、　仿真总时间等进行设置，仿真开始时先生成土壤颗　向力造成的力矩　和滚动摩擦力矩　．　。根据牛顿　第二定律，颗粒ｉ的线性运动与转动方程为　“‘　，　ｍ　＝　＋∑（Ｆ　＂叫＋Ｆ：，　＋，，，　＋Ｆ，ｄ，　）　ｕ。　Ｊ　ｌ　（１８）　粒，待颗粒生成稳定后末端执行器开始运动，直至仿　真结束，在后处理模块进行仿真分析与数据处理。　，　＝∑　Ｔ　＋Ｔｉ，ｒ）　一　，＝１　（１９）　２．１．２离散元仿真分析　图８反映了末端执行器随着人土深度的增加，　式中　ｍ　——土壤颗粒ｉ的质量　ｇ——重力加速度　４　×　３　×　２　３　４　３　４　５　Ｏ　ｍ人土阻力逐渐增加的变化趋势。其中人土深度小于　¨　Ｏ　Ｊ『　——土壤颗粒ｉ的转动惯量　ｎ　——与土壤颗粒ｉ接触的颗粒总数　Ｙｉ——土壤颗粒ｉ的移动速度　——２５０　１Ｔｉｍ时，入土阻力随着人土深度的增加而平缓增　加，当入土深度超过２５０　ｍｍ达到３００　ｍｍ时，末端　执行器的入土阻力急剧增加到最大值１９５　Ｎ。而实　测土壤的紧实度在不同采收区域实测相同深度土壤　的紧实度变化不大，所以默认不同采收区域的紧实　土壤颗粒ｉ的角速度　ｆ——运动时间　离散元仿真参数设定的具体数值结合方会敏　等…　、丁启朔等　、张锐等　设置的参数进行设　置，并依据实地测量的土壤粒径和紧实度对仿真参　数进行微调，具体仿真参数设置如表２所示。　仿真中采用１５０　ｍｍ　ｘ　１５０　ｍｍ×３００　ｍｍ的土　槽，在前处理模块中依次进行接触力学模型、仿真参　数、土壤颗粒模型、几何模型和颗粒工厂的设　置¨　。末端执行器模型导入后，位于土壤模型的　上方，结合田间试验人工手持白芦笋末端执行器的　采收速度为０．１　ｍ／ｓ，采收深度为２００～３００　ｍｍ，设　置末端执行器的线性运动速度为０．１　ｍ／ｓ，入土深度　度变化趋势一致，其变化趋势也是随着人土深度的　增加而逐渐增加。仿真的人土阻力和实测的土壤紧　实度变化趋势一致。由末端执行器人土阻力分析其　盈　＜　魁　林　入士深度／ｍｍ　图８　不同入土深度时的人土阻力对比　Ｆｉｇ．８　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　为３００　ｍｍ。结合田间土壤样本粒径实测以及仿　真设置参数的实际情况，仿真模型中设置粒径为　ｂｕｒｉｅｄ　ｄｅｐｔｈｓ　ｔｏ　ｂｕｒｉｅｄ　ｓｏｉｌ　ｌ　ｌ６　农业机械学报　扎入土壤所需的驱动力应该大于在仿真ｔ｝１末端执行　器入土深度３００　ｍｍ时所需的驱动力１９５　Ｎ。　挤压的土壤粒子数增多，如图９ｂ所示。　末端执行　器的夹板和　片护板完全进入土壤之后，如图９ｃ和　图９ｄ所示，末端执行器尖部和刀片护板的位置颜色　●　０　Ｏ　８　０　６　０　４　０　１　０　为分析木端执行器入土驱动力的微观作用机　理，沿垂直于末端执行器运动方向，对仿真区域中的　土槽进行切片处理，并用不同颜色对受挤压力不问　的粒子进行标色处理，如图９所示。　加深粒子数较多。当采收深度到达３００　ＩｌｌＩｌｌ时，受　到挤压的粒子数达到最大值，此时对应的术端执行　器入土阻力Ⅱ土达到最大。末端执行器的微观驱动力　人土速度为０．１　ｍ／ｓ时，基于ＤＥＭ仿真分析　得到不同人土深度时土壤粒子受到挤　力的仿真　图　如图９所示，随着末端执行器入土深度的增７ＪＩｌ，　末端执行器前端的粒子由于受到挤压颜色越来越　变化总体与图８所示的变化一致，根据ＤＥＭ后处理　模块得出末端执行器所受法向挤压力、末端执行器　的入土Ｉ５Ｈ力为　＝　：：Ｆ　（２０）　深，并　粒子数目越来越多，此时末端执行器的入土　阻力越来越大。在未端执行器入土深度５０　１１３Ｉｌｌ时，　式中　．．——末端执行器入土阻力　——动摩擦　数　—只有末端执行器头部进入土壤，受挤压的粒子集中　在末端执行器头部位置。　末端执行器进入土壤　ｌＯ０　ＩｌｌＩｌｌ时，此时刀片护板也Ｊ十始进入土壤，由于在　刀片护饭的挤压力下，木端执行器刀片护板侧受到　挤压力／Ｎ　挤Ｈ｛）Ｊ／Ｎ　●　０　—末端执行器法向挤压力　由Ｌ述分析得出末端执行器入土阻力为１９５　Ｎ，　即末端执行器所需的入土驱动力Ｆ　＞１９５　Ｎ．才能　保证末端执行器完成入土动作。　啊　啊…　　０　０　０　０　虾　（ａ）５（Ｉｍｍ　（ｂ）１００ｍｍ　（ｒ）２００ｍｍ　（ｄ）３００ｍｉｌｌ　９　人土深度粒子受力分析　０　８　６　４　２　Ｆｉｇ．９　Ｆｏｒ（　ｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐａｒｔｉ￣。ｌｅｓ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｉ‘ｅｎｔ　ｂｕ，’ｉｅｄ　ｄｅｐｔｈｓ　２．２剪切力　１５０　ｎｌＩｌｌ处向下取５０　Ｉ１１ｍ为试样４（Ｉ：部试样）；沿试　样４取样位置再向下取５０　ｍｎｌ为试样５（中部试　由于仅从ＤＥＭ仿真角度无法独立分析末端执　行器、白芦笋、土壤三耆之间的作用关系，借助万能　样）；沿试样５取样位置再向下取５０　Ｉｎｎｌ为试样６　（下部试样）；白芦笋的剪切取样示意图女【ｌ图ｌ０所　刀　。　试验机与ＤＥＭ仿真联合建立白芦笋一末端执行器一　土壤的作用模型，并从末端执行器切割白芦笋祠ｌ土　壤两个方而分析末端执行器的剪切ｌ力。利用万能试　验机模拟末端执行器剪切白芦笋过程，确定白芦笋　剪切强度，从ＤＥＭ角度分析末端执行器切割土壤所　需的剪切力。通过这两者建立末端执行器剪切力的　地表　ｆ　部　约束条件，确定剪切力的参数范围。　２．２．１　白芦笋剪切性能试验材料与方法　采样地点为山东省曹县白芦笋种植基地，采样　时间为２０１７年６月ｆ：句，取样方法为随机取样，剔　除损伤开裂、受虫害等现象的白芦笋，所采白芦笋尽　呵能通直，粗细差距较明显，采完样后将白芦笋编　号，装入密封袋密封保存。　试验所用的设备为微机控制电子式万能试验机　（ＷＤＷ一５Ｅ型，济南试金集团有限公司）、游标卡Ｊ　等，利用万能试验机模拟末端执行器切断白芦笋的　过程　。。白芦笋分段试验，从白芦笋头部向下　中部　下部　图１０　剪切取佧　恿　Ｆｉｇ．１　０　Ｓｈｅａｒ—ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ‘　剪切试验按照ＧＢ／Ｔ　１９３９－－２００９和ＧＢ　１９３７—　１９９１规定进行，试验加载速率为２　ｒａｍ／ｒａｉｎ，数据采　样速度２个／ｓ。根据试验机记录的力值一变形量数　据，算出剪切功。　２．２．２末端执行器剪切力离散元仿真　１）ＥＭ仿真参数设置同２．１．１节，在上述仿真基　第４期　刘雪美等：白芦笋选择性收获机末端执行器作业分析与试验　ｌ１７　础上，仿真末端执行器在２００、２５０、３００　ｍｍ　３种不同　入土深度时，完成剪切动作，末端执行器所需的剪切　力。　２．２．３　剪切性能试验与仿真结果分析　图１１是剪切试样的剪切力一应变曲线。由　图１１可以看出，在剪切载荷的作用下，随着剪切力　的增大而逐渐达到白芦笋的剪切强度极限。当剪切　力达到最大值之后，白芦笋的剪切强度降低，随后上　升一段，直至被剪断。　应变／ａｒｍ　图ｌ１剪切力一应变曲线　Ｆｉｇ．１　１　Ｓｈｅａｒ　ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ　ｃＨｒｖｅ　剪切试样上、中、下３部分各ｌ０个，试验结果如　图１２所示。由图１２可知，白芦笋的剪切力最大值　为１．３　Ｎ，最小值为０．５　Ｎ，平均值为０．８　Ｎ，标准差　为０．１９　Ｎ，变异系数为２４．３％。　１·５　要１．ｏ　恩　畚　０．５　磐　０　１　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　试样序号　图１２剪切试验结果　Ｆｉｇ．１　２　Ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　根据试验机记录的力值一变形量数据，计算白芦　笋的剪切功。如图１３所示，切断白芦笋不同部位的　剪切功有所不同，白芦笋下部的剪切功大于中部和　上部的剪切功，这与图１２剪切试验结果中所示的峰值　剪切力相吻合。白芦笋剪切功的最大值为０．０３　Ｎ·ｍ，　最小值为０．０１７　Ｎ·ｍ，平均值为０．０２４　Ｎ·ｍ，标准差　为０．００５　Ｎ·ｍ，变异系数为１９．８％。　由剪切试验的结果分析可知，末端执行器剪切　白芦笋时的剪切力应大于白芦笋的峰值剪切力，才　能保证将白芦笋切断。下面将从离散元仿真角度分　析末端执行器与土壤的作用过程。　图ｌ４反映了在２００、２５０、３００　ｍｍ　３种不同采收　深度下，末端执行器剪切力的变化趋势。如图１４所　示，总体来看末端执行器的剪切力随着采收深度的　言Ｏ．０３　０．０２　韶０．Ｏ１　Ｏ　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　试样序号　图１３不同部位剪切功对比　Ｆｉｇ．１３　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｓｈｅａｒ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐａｒｔｓ　０　１０　２Ｏ　３０　４Ｏ　５０　６Ｏ　７Ｏ　８０　９Ｏ　转动角度　。）　图１４不同人土深度剪切力对比　Ｆｉｇ．１　４　Ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｂｕｒｉｅｄ　ｄｅｐｔｈｓ　增加而逐渐增加，同时，随着刀片转动角度的增加，　剪切力也有一定幅度增加。但转动角度对剪切力的　影响比采收深度对剪切力的影响小。末端执行器在　剪切白芦笋时，剪切力应该大于１．８　Ｎ。　依据末端执行器与白芦笋的剪切试验结果分　析，剪切力应大于剪切白芦笋的峰值剪切力１．３　Ｎ；　末端执行器与土壤的离散元仿真分析，剪切力应大　于最大值１．８　Ｎ，实际作业过程中，剪切力取最大　值，所以末端执行器的剪切力Ｆ，。＞１．８　Ｎ，才能保证　完成剪切动作。　２．３夹持力　２．３．１　白芦笋夹持性能试验材料与方法　夹持力试验的材料采集与试验仪器设备同　２．２．１节，夹持力试验在上文所述的基础上进行。　利用万能试验机模拟末端执行器夹持白芦笋的　过程。由于夹持白芦笋为横纹方向夹持，故只需进　行白芦笋横纹夹持试验。白芦笋分段试验，从白芦　笋头部向下６０　ｍｍ处向下取５０　ｍｍ为试样１（上部　试样）；沿试样１取样位置再向下取５０　ｍｍ为试样２　（中部试样）；沿试样２取样位置再向下取５０　ｍｍ为　试样３（下部试样）；白芦笋夹持取样示意图如图１５　所示。　夹持试验按照ＧＢ／Ｔ　１９３９－－２００９和ＧＢ　１９３７—　１９９１规定进行，试验加载速率为２　ｍｒｎ／ｍｉｎ，数据采　样速度２个／ｓ。根据试验机记录的力值一变形量数　据，算出夹持功。　２．３．２末端执行器夹持力离散元仿真　ＤＥＭ仿真参数的设置同２．１．１节，在上述仿真　农业机械学报　ｌ４　１２　ｌＯ　Ｏ８　０６　０４　０２　Ｏ　应变／瑚ｍ　图１７压应力一应变曲线　地　上　中　下　Ｆｉｇ．１７　Ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ　ｅｕｒｖｅ　图１５夹持取样示意图　Ｆｉｇ．１５　Ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　０．１２　ＭＰａ，最小值为０．０６　ＭＰａ，平均值为０．０８　ＭＰａ，　标准差为０．０２　ＭＰａ，抗压强度最小值乘以试验芦笋　的截面积，得到试样所承受的最大破坏载荷为１３　Ｎ，　基础上，仿真末端执行器在２００、２５０、３００　ｍｌＴｌ　３种不　同入土深度下，完成夹持动作时末端执行器所需的　夹持力。考虑到夹板与粒子的作用力是相互的，在　夹持的仿真过程中，将与夹板接触的粒子用原点标　记，单个粒子受力如图１６所示。由粒子受力云图可　知，与夹板远端（远离执行器端）相接触的粒子应力　较大，对应夹板应力也较大；相反，另一端夹板的应　力较小。这与夹板转动过程中，远端转动幅度较大，　压缩土壤粒子较多有关。因此，在夹板转动过程中　与夹板直接接触的土壤粒子的总应力较小，因而对　应的夹板应力也较小，夹板选用的３０４不锈钢材料　可以满足强度和刚度的需求。　夹持）３ｔＮ　１６　与夹板接触的粒子受力分析　Ｆｉｇ．１　６　Ｆｏｒｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｗｉｔｈ　ｓｐｌｉｎｔ　２．３．３　夹持性能试验与仿真结果分析　由图ｌ７可以看出，试样在夹持载荷的作用下，　随着压应力的增大逐步达到抗压比例极限，在这个　过程中出现线性段，压应力达到抗压比例极限后试　样微观组织开始破坏，压应力先缓慢上升，接着小幅　度下降，最后试样被压实，压应力又迅速上升。由　图１７可以看出，在应变达到２．４　１ＴＩｍ，压应力达到　０．１２　ＭＰａ时，白芦笋的微观组织开始遭到破坏，由　于本试验目的为测得白芦笋损伤的最大应力，故只　研究白芦笋达到屈服强度之前的部分。　夹持试样取上、中、下３部分各１０个，试验统计　的白芦笋抗压强度结果如图１８所示。由图１８可以　看出，在上、中、下３部分试样的结果中，上部的受损　应力明显小于下部。试样抗压强度最大值为　变异系数为２５％。　Ｏ１５　室ｏ·１０　篓　囊ｏ．０５　Ｏ　１　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　试样序号　图１８夹持试验结果　Ｆｉｇ．１　８　Ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔ　根据试验机记录的力值一变形量数据，计算白芦　笋的夹持能。如图１９所示，不同部位的夹持能有所　不同，白芦笋下部的夹持能明显大于中部和上部的　夹持能，这与图１８夹持试验结果中所示的抗压强度　相吻合。计算夹持能最大值为０．０７１　Ｎ·Ｉ１１，最小值　为０．０４　Ｎ·ｉｎ，平均值为０．５４　Ｎ·ｉｎ，标准差为　０．１２　Ｎ·ｉｎ，变异系数为２２．３％。　０．１０　０。Ｏ８　之Ｏ０６　霉０．０４　Ｏ．Ｏ２　Ｏ　ｌ　２　３　４　５　６　７　８　９　】０　试样『芋号　图１９不同部位夹持能对比　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　末端执行器在夹持白芦笋时，夹持力应小于破　坏载荷的最小值，才不会损伤白芦笋，实现低损伤采　收。　图２０反映了在２００、２５０、３００　ｍｉＤ＿３种不同采收　深度下仿真末端执行器夹板所需的夹持力对比。由　图２０所示，总体来看末端执行器的夹持力随着采收　深度的增加而逐渐增加。同一转动角度下，不同采　收深度的夹持力有所不同，采收深度越深，夹持力越　大，这与图９中测得土壤紧实度随深度增加而增加　的情况相吻合。随着末端执行器夹板的转动，所需　销４　刘雪美等：自芦＂：选样性收获机术端执行器作业分析　验　ｌ９　的夹持力逐渐增＿ＪＪＩｌ，在转动角度超过４０。时，仿真…ｔ　末端执行器夹板的火持力迅速增加。而由万能试验　机测得白芦笋的受损的夹持力为ｌ　３　Ｎ，冈此末端执　行器的夹持力Ｆ川＜１３　Ｎ，即夹板的转动角度在４０。　左右时，才能保证小损伤芦笋，实现低损伤采收　３５　３【）　端执行器与土壤的相　作用仿真分析所得的末端执　行器的参数范闹，选取４组参数组合进行¨１问采收　白芦笋Ｔ作。试验结果如表３所示，由表３　以看　出，在参数范吲内，入土马区动力和剪切力的变化对采　收率和损伤率影响不大，只是增加丁机器的功耗，入　土驱动力和剪切力可以根据实际功耗选择　、而夹持　力刈‘采收率影响较大，随着夹持力变小，术端执行器　２５　的采收率　菩降低　这足因为夹持力降低．末端执　行器的夹板不能完全夹住白芦笋，会产生打滑现象，　降低了采收率　经过分析可以看ＬＩＪ，在人士驱动力　２００　Ｎ、剪切　２　Ｎ、夹持力ｌ】Ｎ时，白芦笋的采收率　大于９９％，损伤率小于３％，符合低损伤的采收要　姜２【）　喜１５　Ｉ【）　５　０　转动角度，ｒ　Ｊ　求，损伤率　町接受范　内，且机器的功耗较低。　表３　田间试验测定结果　Ｔａｂ．３　ＦｉｅＩｄ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　同２Ｏ　小同入土深度炙持　对比　Ｆｉｇ．２０　Ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｆ０　Ｐ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｂｕｒｉｅｔＩ（１ｅｐｔｈｓ　３　采收试验　为验证白芦笋木端执行器按照本文中提供的驱　动　进行采收作业，能否实现低损伤采收，按照本文　分析的末端执行器的参数范嘲，依据实际情况选取　４组参数组合进行Ⅱ１间试验（　２１），以白芦笋采收　平均值　２０２．５　２．１　ｌ０　５　１．１　９５．２　１．７　率和损伤率来标定参数组合的合理性与准确性。　标准差　５．６　０．２　４　结论　（１）通过简化模型分析推导ｉｌＩ了一种入土驱动　力、剪切力和夹持力的汁算方法，为白芦笋选择性收　获机控制系统没计提供ｒ理论依据。　（２）从ＤＥＭ仿真角度建　末端执行器一土壤离　散元模型，分析末端执行器与土壤作用过程，确定末　（ａ）土壤紧实度测量　（ｂ）白芦笋采收现场　端执行器入土驱动力Ｆ　＞１９５　Ｎ的参数范旧。　（３）利片ｊ万能试验机和ＤＥＭ仿真建立门芦笋一　木端执行器一土壤作用模型，分析末端执行｛栉｝分别与　白芦笋、土壤的作用关系，建立剪切力和夹持力约束　条件，确定木端执行器剪切力Ｆ　＞１．８　Ｎ、夹持　Ｆ　＜１３　Ｎ的参数范罔　（４）选取４组参数组合进行…问采收试验，结　果农明：在入土驱动力２００　Ｎ、剪切力２　Ｎ、夹持力　图２ｌ　田问试验情况　Ｆｉｇ．２　ｌ　Ｆｉｅｌｄ　ｔｒｉａｌｓ　试验地点选择山东省曹县，试验　的土壤为剥　碱性轻质壤土。选取不同地块的　垄进行试验，利　用高精度托力　‘提供给未端执行器入土驱动力；利　用高精度拉力汁给术端执行器在采收深度为２００、　２５０、３００　ｍｍ时分别提供剪切力和夹持力；用土壤紧　实度仪测量采收区域土壤的紧实度。　按照末端执行器与白芦笋相互作用的试验和未　１　ｌ　Ｎ的参数组合下，白芦笋采收率大于９９％，损伤　率小于３％，试验结果符合低损伤采收的要求。　参　考　文　献　ｌ　沈　亭．芦笋采收技术要点［Ｊ］．河南农、ｌ　，２００８（５）：３８．　２陈度，ＺｔｔＡＮＧ　Ｑｉｎ，　书茂，等．芦笋机械化收扶技术脱状与发腱分析［Ｊ］．中　农业大学　报，２０Ｉ６，２ｌ（４）：Ｉｌ３一ｌ２０．　ｃＨＥＮ　Ｄｕ　ＺＨＡＮＧ　Ｑｉｎ，ＷＡＮＧ　Ｓｈｕｍａｏ，ＰＩ　ａ１．Ｃｕｒｌ’ｅｎｌ　ｓｔａｌｕｓ￣：１ｔｌｄ　ｒｕｌｕｒｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ａｓｐａ　ｎ　ａｇｕｓ　１１７￣（－ｈａｎｉ￣　ａｌ　ｈａｌ’、ｅｓｌｉｎｇＩ　Ｊ　Ｉ　Ｊ　ｃｍｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ａｇｔ’ｉｃｕｈｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｍ‘ｓｉｔｙ，２０ｌ６，２１（４）：Ｉｊ３—１２０．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　３　薛忠，术德庆，刘恩平，等．　内外芦笋种植收获机械化研究进展［Ｊ］．中国农业科技导报，２０１４．１６（２）：７９—８４．　ＸＵＥ　Ｚｔｍｎｇ，ＳＯＮＧ　Ｄｅｑｉｎｇ，ｌ　ＪｌＵ　Ｅｎｐｉｎｇ，ＰＩ　ａ１．Ｆｔ‘ｏｎｔｉ￣　ｒ　ｏｆ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｐｌａｎｔｉｎｇ　ａｌｌｄ　ｈａｌ。ｖｅｓｔｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ［Ｊ］　Ｊｏｕ　ｒｈａｌ　ｏｆ　Ａｇｔ’ｉｃ·ｕＩＩ【Ｊｒａｌ　Ｓｃｉｅｎ￣·ｅ　ａｌｔｄ　Ｔｅｃｈ，．ｄｏｇ３，２０１４．１６（２）：７９—８４．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　１２０　农业机械学报　２　０　１　８　４　ＤＯＮＧ　Ｆ，ＨＥＩＮＥＭＡＮＮ　Ｗ，ＫＡＳＰＥＲ　Ｒ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｒｏｗ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ａｎ　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｒｏｂｏｔ　ｆｏｒ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｌ　Ｊ【．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｉｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２０１　１．７９（２）：２１６—２２５．　５　ＣＨＡＴＺＩＭＩＣＨＡＬＩ　Ａ　Ｐ，ＧＥＯＲＧＩＬＡＳ　Ｉ　Ｐ，ＴＯＵＲＡＳＳＩＳ　Ｖ　Ｄ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｎ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ　ｒｏｂｏｔ　ｆｏｒ　ｗｈｉｔｅ　ａｓｐａｒａｇｕｓ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　［Ｃ］∥ＩＥＥＥ／ＡＳＭＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ，２００９：８８７—８９２．　６闫明，郭志勇．泊松效应对打桩桩侧阻力的影响［Ｊ］．山西建筑，２００５（７）：４７—４８．　ＹＡＮ　Ｍｉｎｇ，ＧＵＯ　Ｚｈｉｙｏｎｇ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｐｏｉｓｓｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｔｏ　ｓｋｉｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｐｉｌｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ［Ｊ］．Ｓｈａｎｘｉ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，２００５（７）：４７—　４８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　７尤泳，贺长彬，王德成，等．土壤耕作部件极窄刀齿与土壤作用关系研究［Ｊ／ＯＬ］．农业机械学报，２０１７，４８（６）：５０—５８．ｈｔｔｐ：　／／ＷＷＷ．ｊ—ｃｓａｍ．ｏｒｇ／ｊｃｓａｍ／ｃｈ／ｒｅａｄｅｒ／ｖｉｅｗ—ａｂｓｔｒａｃｔ．ａｓｐｘ？ｆｌａｇ＝１＆ｆｉｌｅ—ｎｏ＝２０１７０６Ｏ６＆ｊｏｕｒｎａ１一ｉｄ＝ｊｃｓａｎａ．ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．　ｉｓｓｎ．１０００—１２９８．２Ｏ１７．０６．００６．　ＹＯＵ　Ｙｏｎｇ，ＨＥ　Ｃｈａｎｇｂｉｎ，ＷＡＮＧ　Ｄｅｃｈｅｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｔｉｌｌａｇｅ　ｖｅｒｙ　ｎａｒｒｏｗ　ｔｉｎｅ—ｓｏｉｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ／ＯＬ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｍ７，２０１７，４８（６）：５０—５８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　８　叶敏，邹湘军，杨洲，等．荔枝采摘机器人拟人指受力分析与夹持试验［Ｊ／ＯＬ］．农业机械学报，２０１５，４６（９）：１—８．ｈｔｔｐ：／／　ＷＷＷ．ｊ—ｃｓａｍ．ｏｒｇ／ｊｃｓａｍ／ｃｈ／ｒｅａｄｅｒ／ｖｉｅｗ—ａｂｓｔｒａｃｔ．ａｓｐｘ？ｆｌａｇ＝１＆ｆｉｌｅ—ｎｏ＝２０１５０９０１＆ｊｏｕｒｎａｌ—ｉｄ＝ｊｃｓａｍ．ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．　１０００—１２９８．２０１５．０９．Ｏ０１．　ＹＥ　Ｍｉｎ，ＺＯＵ　Ｘｉａｎｇｊｕｎ，ＹＡＮＧ　Ｚｈｏｕ，ｅｔ　ａ１．Ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｈｕｍａｎｏｉｄ　ｆｉｎｇｅｒｓ　ｏｆ　ｌｉｔｅｈｉ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ［Ｊ／ＯＬ］．　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１５，４６（９）：１—８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　９　ＺＨＡＮＧ　Ｒｕｉ，ＬＩ　Ｊｉａｎｑｉａｏ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｃｏｈｅｓｉｖｅ　ｓｏｉｌ　ｂｙ　ｄｉｓｔｉｎｃｔ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　Ｉ　Ｊ【．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｅｒｒａｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００６，４３（３）：３０３—３１６．　１０方会敏，姬长英，ＦＡＲＭＡＮ　Ａｌｉ　Ｃｈａｎｄｉｏ，等．基于离散元法的旋耕过程土壤运动行为分析［Ｊ／ＯＬ］．农业机械学报，２０１６，　４７（３）：２２—２８．ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｊ－ｃｓａｍ．０ｒｇ／ｊｃｓａｍ／ｃｈ／ｒｅａｄｅｒ／ｖｉｅｗ—ａｂｓｔｒａｃｔ．ａｓｐｘ？ｆｌａｇ＝１＆ｆｉｌｅ—ｎｏ＝２０１６Ｏ３Ｏ４＆ｊｏｕｒｎａｌ—ｉｄ＝　ｊｃｓａｍ．ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１２９８．２０１６．０３．００４．　ＦＡＮＧ　Ｈｕｉｍｉｎ，ＪＩ　Ｃｈａｎｇｙｉｎｇ，ＦＡＲＭＡＮ　Ａｌｉ　Ｃｈａｎｄｉｏ，ｅｔ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｄｕｒｉｎｇ　ｒｏｔａｒｙ　ｔｉｌｌａｇｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｉｓｔｉｎｃｔ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ｛Ｊ／ＯＬ　１．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１６，４７（３）：２２—２８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　１１方会敏，姬长英，ＡＨＭＥＤ　Ａｌｉ　Ｔａｇａｒ，等．秸秆一土壤一旋耕刀系统中秸秆位移仿真分析［Ｊ／ＯＬ］．农业机械学报，２０１６，　４７（１）：６０—６７．ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｊ—ｅｓａｍ．ｏｒｇ／ｊｃｓａｍ／ｃｈ／ｒｅａｄｅｒ／ｖｉｅｗ—ａｂｓｔｒａｃｔ．ａｓｐｘ？ｆｌａｇ＝１＆ｆｉｌｅ—ｎｏ＝２０１６０１Ｏ９＆ｊ０ｕｒｎａｌ—ｉｄ＝　ｊｃｓａｍ．ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１２９８．２０１６．Ｏ１．００９．　ＦＡＮＧ　Ｈｕｉｍｉｎ，ＪＩ　Ｃｈａｎｇｙｉｎｇ，ＡＨＭＥＤ　Ａｌｉ　Ｔａｇａｒ，ｅｔ　ａ１．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｔｒａｗ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｓｔｒａｗ—ｓｏｉｌ—ｒｏｔａｒｙ　ｂｌａｄｅ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｊ／ＯＬ　Ｉ．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１６，４７（１）：６０—６７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　１２丁启朔，任骏，ＢＥＬＡＬ　Ｅｉｓａ　Ａｄａｍ，等．湿粘水稻土深松过程离散元分析［Ｊ／ＯＬ］．农业机械学报，２０１７，４８（３）：３８—４８．ｈｔｔｐ：　／／ＷＷＷ．ｊ—ｃｓａｍ．ｏｒｇ／ｊｃｓａｍ／ｃｈ／ｒｅａｄｅｒ／ｖｉｅｗ—ａｂｓｔｒａｃｔ．ａｓｐｘ？ｆｌａｇ＝１＆ｆｉｌｅ—ｎｏ＝２０１７０３０５＆ｊｏｕｒｎａｌ—ｉｄ＝ｊｃｓａｍ．ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．　ｉｓｓｎ．１０００．１２９８．２０１７．０３．００５．　ＤＩＮＧ　Ｑｉｓｈｕｏ，ＲＥＮ　Ｊｕｎ，ＢＥＬＡＬ　Ｅｉｓａ　Ａｄａｍ，ｅｔ　ａ１．ＤＥＭ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｕｂｓｏｉｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎ　ｗｅｔ　ｃｌａｙｅｙ　ｐａｄｄｙ　ｓｏｉｌ［Ｊ／ＯＬ］．　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｈｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１７，４８（３）：３８—４８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　１３李晓鹏，刘建立，张佳宝，等．华北冲积平原壤质潮土的土壤粒径分形空间尺度分析［Ｊ］．农业工程学报，２０１４，３０（４）：　１１８—１２４．　ＬＩ　Ｘｉａｏｐｅｎｇ，ＬＩＵ　Ｊｉａｎｌｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｊｉａｂａｏ，ｅｔ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｆｒａｃｔａｌ　ｍａｇｎｉｔｕｄｅ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃａｌｓ　ｉｎ　ｌｏａｍｙ　Ｃｈａｏ　ｓｏｉｌｓ　ｉｎ　Ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ　ｐｌａｉｎｆ　Ｊ【．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ，２０１４，３０（４）：１１８—１２４．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　１４赵清贺，卢训令，汤茜，等．黄河中下游河岸缓冲带土壤粒径分形特征［Ｊ］．中国水土保持科学，２０１６，１４（５）：３７—４６．　ＺＨＡＯ　Ｑｉｎｇｈｅ，ＬＵ　Ｘｕｎｌｉｎｇ，ＴＡＮＧ　Ｑｉａｎ，ｅｔ　ａ１．Ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｉｅｒｓｉｃ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃａｌ　ｓｉｚｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｉｐａｒｉａｎ　ｂｕｆｆｅｒ　ｚｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ『Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，２０１６。１４（５）：３７—４６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　１５张锐，韩佃雷，吉巧丽，等．离散元模拟中沙土参数标定方法研究［Ｊ／ＯＬ］．农业机械学报，２０１７，４８（３）：４９—５６．ｈｔｔｐ：／／　ＷＷＷ．ｊ—ｃｓａｍ．ｏｒｇ／ｊｃｓａｍ／ｃｈ／ｒｅａｄｅｒ／ｖｉｅｗ—ａｂｓｔｒａｃｔ．ａｓｐｘ？ｆｌａｇ＝１＆ｆｉｌｅ—ｎｏ＝２Ｏ１７０３０６＆ｊｏｕｒｎａｌ—ｉｄ＝ｊｃｓａｍ．ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．　１０００．１２９８．２０１７．０３．００６．　ＺＨＡＮＧ　Ｒｕｉ，ＨＡＮ　Ｄｉａｎｌｅｉ，ＪＩ　Ｑｉａｏｌｉ，ｅｔ　ａ１．Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｓａｎｄｙ　ｓｏｉｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｉｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｓｃｒｅｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　『Ｊ／ＯＬ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１７，４８（３）：４９—５６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　１６韩燕龙，贾富国，唐玉荣，等．颗粒滚动摩擦系数对堆积特性的影响［Ｊ］．物理学报，２０１４，６３（１７）：１７３—１７９．　ＨＡＮ　Ｙａｎｌｏｎｇ，ＪＩＡ　Ｆｕｇｕｏ，ＴＡＮＧ　Ｙｕｒｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｇｒａｎｕｌａｒ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｐｈｙｓｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１４，６３（１７）：１７３—１７９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　１７　ＰＯＴＹＯＮＤＹ　Ｄ　Ｏ，ＣＵＮＤＡＬＬ　Ｐ　Ａ．Ａ　ｂｏｎｄｅｄ—ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｒｏｃｋ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００４，４１（８）：１３２９—１３６４．　１　８　ＣＯＥＴＺＥＥ　Ｃ　Ｊ，ＥＬＳ　Ｄ　Ｎ　Ｊ．Ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ　ｏｆ　ｅｘｃａｖａｔｏｒ　ｂｕｃｋｅｔ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ＤＥＭ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｅｒｒａｍｅｃｈａｎｉｃｓ，　２００９，４６（５）：２１７—２２７．　１９吴良军，杨洲，洪添胜，等．荔枝树枝力学特性的试验研究［Ｊ］．农业工程学报，２０１２，２８（１６）：６８—７３．　ＷＵ　Ｌｉａｎｇｊｕｎ．ＹＡＮＧ　Ｚｈｏｕ，ＨＯＮＧ　Ｔｉａｎｓｈｅｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｌｉｔｃｈｉ　ｂｒａｎｃｈｅｓ［Ｊ］．　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ，２０１２，２８（１６）：６８—７３．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　２０李玉道，杜现军，宋占华，等．棉花秸秆剪切力学性能试验［Ｊ］．农业工程学报，２０１１，２７（２）：１２４—１２８．　ＬＩ　Ｙｕｄａｏ，ＤＵ　Ｘｉａｎｊｕｎ，ＳＯＮＧ　Ｚｈａｎｈｕａ，ｅｔ　ａ１．Ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｓｈｅａｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃｏｔｔｏｎ　ｓｔａｌｋｓ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ，２０１ｌ，２７（２）：１２４—１２８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　２１　杨望，杨坚，郑晓婷，等．木薯力学特性测试［Ｊ］．农业工程学报，２０１１，２７（增刊２）：５０—５４．　ＹＡＮＧ　Ｗａｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｊｉａｎ，ＺＨＥＮＧ　Ｘｉａｏｔｉｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃａｓｓａｖａ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ，２０１１，２７（Ｓｕｐｐ．２）：５０—５４．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　２２　李智国，刘继展，李萍萍．机械采摘中番茄力学特性与机械损伤的关系［Ｊ］．农业工程学报，２０１０，２６（５）：１１２—１１６．　Ｉ　Ｉ　Ｚｈｉｇｕｏ．ＬＩＵ　Ｊｉｚｈａｎ．ＬＩ　Ｐｉｎｇｐｉｎｇ．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｎｄ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ｔｏｍａｔｏ　ｄｕｒｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｌ　Ｊ　Ｊ．　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆｔｈｅ　ＣＳＡＥ，２０１０，２６（５）：１１２—１１６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）