基于双摆模型的油茶果冠层振动参数优化与试验

伍德林 赵恩龙 姜 山 丁 达 刘洋洋 刘 路

(安徽农业大学工学院， 合肥 230036)

0 引言

我国油茶种植面积已达4.53×106hm2,茶油产量627 000 t，油茶产业有效带动近200万贫困人口脱贫增收[1]。近年来，我国油茶产业发展迅速，但是配套的收获设备没能跟上其发展，油茶果采摘完全依靠人工，作业效率低，成本高，成为油茶产业持续发展的瓶颈[2-5]。因此，应采用机械化作业以解决阻碍油茶产业持续发展的难题。

利用振动方式对林果进行机械化收获作业是提高整个林果生产率的有效手段之一[6-7]，国内外已对林果收获的振动参数与收获效果进行了相关研究[8-13]。UPADHYYAYA等[14]利用单摆模型对果-柄系统进行了振动模态与分析；RAND等[15]通过双摆模型对“枝-果-柄”间的耦合振动关系进行了研究；LNG[16-18]建立了单自由度樱桃树模型，在振动激励后对樱桃树的响应状态进行了系统的建模与分析，结果表明樱桃振动收获与周期性水平和垂直平面位移有关。CASTRO-GARCA等[19]对不同振动频率、振动时间和振动次数等参数对松子机械化收获的影响进行了研究，在保证果树枝条和树皮所受损伤最小的情况下，获得了最佳的收获效率。ARISTIZBAL等[20]研究振动频率、振幅、振动时间以及振动激励位置对成熟咖啡果实采收率的影响。伍德林等[21-22]建立油茶果振动脱落模型并求解，得出影响油茶果脱落的主要因素为振幅、频率、作用时间和夹持位置，并设计了摇枝式油茶果采摘装置，通过田间试验得到最优油茶振动收获参数组合。散鋆龙等[23]为研究果实脱落的运动状态，建立了三自由度的果实-枝条双摆系统，分析果实在空间运动的轨迹接近椭圆形。……