基于作业适用性的苹果园斜式升降装置参数多目标优化与试验

摘要

针对宽行密植苹果园中，传统竖直升降装置与纺锤形树冠空间不匹配，导致果农作业姿态不良、上肢及腰背部负荷过大的问题，本研究提出一种斜式升降装置设计方案。通过构建融合树冠形态、人机工程学与平台稳定性的多目标优化模型，以作业面积最大化为目标，腰背部受力与抗倾覆稳定性为约束，对斜式升降装置的斜倾角和最大伸缩量进行优化。结果表明：通过第二代非支配排序遗传算法求解得到帕累托最优参数为倾斜角74.4°和最大伸缩量1 524.4 mm；田间对比试验显示，与竖直升降装置相比，斜式升降装置使作业点轨迹处于人机工程学舒适窗口内的概率提升了56.43%，作业者腰部肌肉激活收缩水平下降58.80%。该装置有效提升了作业平台对纺锤形树冠的适配性，显著降低了作业者的生理负荷，为果园高效低损作业装备的研发提供了新思路。

关键词

斜式升降装置 / 作业适用性 / 参数优化 / 非支配排序遗传算法II

基金资助

河北省现代农业产业技术体系苹果创新团队现代果园装备与智能化项目(HBCT2024150202); 国家苹果产业技术体系果园生产管理机械化项目(CARS-27)