高檔名優(yōu)綠茶新梢參數(shù)測(cè)量與采摘指力學(xué)性能分析研究

聶宇成，陳 勇

（南京林業(yè)大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院，南京 210037）

0 引言

茶葉質(zhì)地較嫩,極易破損,茶葉的品種、葉片完整性等決定了名優(yōu)綠茶的品質(zhì)[1]。傳統(tǒng)的茶葉新梢采摘均采用人工采摘,但人工采摘需要長(zhǎng)時(shí)間勞動(dòng),勞動(dòng)強(qiáng)度大且采摘效率較低[2]。近年來(lái),已有一些學(xué)者對(duì)名優(yōu)綠茶的機(jī)械化采摘進(jìn)行了一定的研究。南京農(nóng)機(jī)化研究所[3]設(shè)計(jì)了一種自走式智能田間采茶機(jī)器人,進(jìn)行茶葉新梢的智能化采摘。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)[4]對(duì)龍門式采茶機(jī)進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)出一種雙臂式茶葉采摘機(jī)器人。南京林業(yè)大學(xué)[5～8]通過(guò)光譜技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)等,研發(fā)了一種可以對(duì)茶葉新梢自主選擇的采茶機(jī)器人。此外,文獻(xiàn)檢索表明,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)采茶機(jī)器人的研究還停留在對(duì)茶葉新梢的識(shí)別上,還沒(méi)有研制出針對(duì)高檔名優(yōu)綠茶智能化采摘的采摘指。

目前采茶機(jī)器人對(duì)茶葉新梢的采摘僅采用刀片割斷,并不符合高檔名優(yōu)綠茶的采摘要求。針對(duì)現(xiàn)有采茶機(jī)器人對(duì)茶葉新梢的選擇性,采摘的茶葉葉片完整性[9]等方面存在的不足,本文設(shè)計(jì)了一款可以模仿人手“提手采”動(dòng)作的仿生采摘指結(jié)構(gòu)[10]。仿真采摘指作為采茶機(jī)器人的末端執(zhí)行器,通過(guò)對(duì)茶葉新梢嫩芽識(shí)別進(jìn)行定位,再驅(qū)動(dòng)仿生采摘指對(duì)茶葉新梢進(jìn)行采摘。茶葉新梢比較脆嫩,為保證茶葉品質(zhì),故對(duì)名優(yōu)綠茶新梢的形態(tài)特性以及力學(xué)特性進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測(cè)量分析。根據(jù)茶葉新梢的形態(tài)特性設(shè)計(jì)出合適的采摘指結(jié)構(gòu),根據(jù)茶葉新梢的力學(xué)特性確定夾持力,并分析采摘指的受力情況,判斷采摘指的材料強(qiáng)度剛度是否滿足要求,因此利用ANSYS對(duì)采摘指的關(guān)鍵零部件進(jìn)行有限元分析。……