旋拧式油茶果采摘末端执行器的研制与试验

甄乾广; 王金鹏; 周宏平; 何萌; 周磊

doi:10.13360/j.issn.2096-1359.202403020

林业工程学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (03) : 138 -145. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.202403020

旋拧式油茶果采摘末端执行器的研制与试验

甄乾广, 王金鹏, 周宏平, 何萌, 周磊

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摘要

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，面向油茶果精准采摘的需求提出一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三角形布置的弹性带分别将动力从驱动轮传递到6个呈正六边形布局的从动轮，每个带轮带动与其固定连接的手指转动，该设计使末端执行器的整体质量为1.2 kg。进行油茶果分离所需的拉力和扭力的测量试验，发现最大扭力为0.066 N·m，最大拉力为25.4 N，为末端执行器的结构设计提供依据。试制旋拧式油茶果采摘末端执行器的物理样机，并分别进行油茶果采摘室内试验和果园试验，在实验室采摘平台上进行的60组模拟采摘试验得到果实的平均采摘成功率达到78.33%，花苞损伤率低于5%。果园实地采摘试验发现，电机转速222 r/min为最佳采摘转速，此时平均采摘成功率为70%，不考虑视觉定位油茶果的耗时，末端执行器单果采摘时间为3～5 s，对花苞损伤低于5%。