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植 物 工 厂 生 菜 采 收 末 端 执 行 机 构 设 计 与 试 验 徐 赛 超, 毛 罕 平, 刘 洋, 邢 高 勇 ( 江 苏 大 学 现 代 农 业 装 备 与 技 术 教 育 部 重 点 实 验 室, 江 苏 镇 江 212013) 摘 要: 国 内 外 适 用 于 植 物 工 厂 叶 菜 类 的 采 收 装 置 较 少 且 自 动 化 程 度 不 高, 尤 其 是 针 对 营 养 液 水 培 生 菜 的 装 置。 为 此, 开 发 了 一 套 适 用 于 植 物 工 厂 生 菜 自 动 化 采 收 系 统 的 末 端 执 行 机 构。 利 用TA.XTplus 质 构 仪 对 生 菜 进 行 力 学 特 性 测 试, 并 根 据 生 菜 的 力 学 特 性 参 数 对 末 端 执 行 机 构 进 行 设 计。 将 末 端 执 行 机 构 安 装 于 课 题 组 设 计 好 的 植 物 工 厂 生 菜 自 动 化 采 收 系 统, 并 在 采 收 效 率 为15、20、30 块/h 下 分 别 进 行 自 动 采 收 性 能 试 验, 采 收 成 功 率 分 别 为94.4%、91.6% 及83.3%, 采 收 效 果 良 好, 满 足 采 收 需 求。 最 后, 根 据 试 验 结 果 对 最 佳 采 收 效 率 区 间 进 行 了 预 测。 关 键 词: 植 物 工 厂; 生 菜 力 学 特 性 测 试; 末 端 执 行 机 构; 自 动 采 收 性 能 试 验 中 图 分 类 号: S225.92       文 献 标 识 码: A 文 章 编 号:1003-188X(2018)09-0172-05 0 引 言 近 年 来, 植 物 工 厂 逐 步 实 现 了 自 动 环 境 调 控、 智 能 网 络 控 制 及 生 产 流 程 的 规 范 等 1 , 但 前 期 投 入 费 用 大、 耗 能 高, 因 此 降 低 成 本 是 发 展 植 物 工 厂 的 必 要 条 件 2-3 。 面 对 劳 动 力 日 益 减 少 的 现 状, 在 耗 费 人 力 的 收 获 环 节 实 现 自 动 化 生 产 有 利 于 植 物 工 厂 的 加 速 发 展。 日 本 出 光 兴 产 公 司 针 对 设 施 菠 菜 研 制 了 一 种 菠 菜 自 动 化 采 收 机 械 4-5 , 先 由 剪 切 装 置 将 定 植 杯 子 和 成 熟 的 菠 菜 分 离, 再 通 过 皮 带 输 送 机 械 将 其 放 入 收 集 箱 内, 此 采 收 机 械 的 自 动 化 程 度 不 高。 北 京 工 业 大 学 的 高 国 华 等 人 研 制 了 一 套 适 用 于 温 室 雾 培 小 白 菜 的 自 动 化 采 收 装 置 6-7 , 通 过 带 有 聚 拢 板 的 手 爪 可 以 同 时 对 多 颗 小 白 菜 实 现 聚 拢 夹 紧 并 统 一 切 根, 进 而 通 过 运 输 平 台 实 现 蔬 菜 输 送; 但 不 适 用 于 生 菜 采 收。 本 文 在 基 于 江 苏 大 学 植 物 工 厂 的 基 础 上, 针 对 种 植 于 栽 培 板 上 的 营 养 液 水 培 生 菜, 利 用TA.XTplus 质 构 仪 对 生 菜 进 行 了 力 学 特 性 测 试, 进 而 根 据 力 学 特 性 参 数 对 末 端 执 行 机 构 进 行 设 计, 适 用 于 江 苏 大 学 植 物 工 厂 生 菜 自 动 化 采 收 系 统, 实 现 了 高 效 采 收 作 业。 1 生 菜 力 学 特 性 测 试 收 稿 日 期:2017-05-16 基 金 项 目: “ 十 二 五” 国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目(2014BAD08B03) 作 者 简 介: 徐 赛 超(1990-), 男, 江 苏 启 东 人, 硕 士 研 究 生,(E-mail) xsc995805864163.com。 通 讯 作 者: 毛 罕 平(1961-), 男, 浙 江 宁 波 人, 教 授, 博 士 生 导 师,(E- mail)maohpujs.edu.cn。 1.1 试 验 材 料 测 试 时 间 为2016 年10-12 月, 测 试 地 点 为 江 苏 大 学 农 业 装 备 工 程 学 院 重 点 实 验 室; 测 试 材 料 为 农 业 装 备 工 程 学 院 自 行 种 植 的 成 熟 期 营 养 液 水 培 生 菜。 测 试 仪 器 包 括:TA.XTPlus 质 构 仪(SMS 公 司, 英 国);UPM0-150mm 电 子 数 显 游 标 卡 尺( 深 圳 市 联 思 精 密 机 器 有 限 公 司, 精 度0.01mm);LQ-1000g 电 子 称 ( 乐 祺 电 子 衡 器 有 限 公 司, 精 度0.01g)。 1.2 试 验 方 法 1) 生 菜 的 物 理 特 性。 采 收 带 有 根 茎 的 生 菜 共60 颗, 在 之 后 的12h 内 完 成 测 试, 确 保 测 试 数 据 准 确。 使 用 数 显 电 子 称 测 量 生 菜 的 整 体 质 量, 用 游 标 卡 尺 丈 量 生 菜 茎 部 直 径。 2) 生 菜 的 抗 压 力- 位 移 特 性。 选 取 供 试 生 菜 样 本 为60 颗, 于 采 收 后6h 内 完 成 试 验。 由 生 菜 的 物 理 特 性 试 验 结 论 可 知: 生 菜 平 均 高 度 约 为200mm,100mm 往 上 部 位 菜 叶 较 松 散, 不 宜 夹 持; 考 虑 到 后 期 设 计 的 夹 持 器 手 爪 的 宽 度, 试 验 部 位 不 宜 太 低, 故 需 对 供 试 生 菜 的3 种 不 同 部 位 进 行 压 缩 力- 位 移 特 性 试 验, 测 试 部 位 分 别 为 生 菜 茎 部 往 上60、80、100mm, 每 个 部 位 供 试 生 菜 样 本 为20 颗, 分 析 生 菜 最 佳 夹 持 部 位。 质 构 仪 工 在 作 时 选 择 压 缩 模 式, 测 试 前 后 探 头 运 行 速 率 都 是5.0mm/s, 测 试 速 度 为2.0mm/s, 应 变 量(Strain) 设 置 为70%, 探 头 选 择P100 压 缩 探 头, 其 余 参 数 选 择 默 认 值。 抗 压 力- 位 移 特 性 试 验 装 置 如 图1 所 示。 3) 生 菜 茎 部 的 滑 动 剪 切 特 性。 测 试 仪 器 和 试 验 前 准 备 同 生 菜 的 抗 压 力- 位 移 特 性 试 验, 如 图2 所 示。 质 构 仪 在 工 作 时, 选 择 拉 伸 模 式, 测 试 前 后 探 头 运 行 2 7 1 2018 年9 月             农 机 化 研 究                第9 期 速 率 都 是2.0mm/s, 测 试 速 度 分 别 为1.0,1.5,2.0mm/ s, 应 变 量 选 择 距 离 模 式, 数 值 为25mm; 在 加 载 速 率 均 为1mm/s 的 情 况 下, 选 取 刀 片 与 水 平 方 向 所 呈 角 度 分 别 为0、5、10 的 情 况 下 进 行 滑 动 剪 切 试 验; 其 余 参 数 选 择 默 认 值。 相 应 双 面 剪 切 计 算 公 式 为 8 = F max 2 A (1) 式 中 生 菜 茎 部 剪 切 时 的 极 限 应 力(MPa);F max 生 菜 茎 部 剪 切 力 峰 值(N);A 生 菜 茎 部 的 横 截 面 面 积(mm 2 )。 图1 抗 压 力- 位 移 特 性 试 验 装 置 Fig.1 Compressionforce displacementtestmachine 1. 剪 切 探 头 2. 生 菜 根 茎 3. 剪 切 支 撑 座 图2 滑 动 剪 切 特 性 试 验 装 置 Fig.2 Slidingsheartestmachine 1.3 试 验 结 果 与 分 析 1) 生 菜 的 物 理 特 性。 根 据 测 量 结 果 显 示: 生 菜 茎 部 均 径 为14.8423.18mm, 生 菜 高 度 为190.54 205.22mm, 生 菜 质 量 为681.55712.32g。 如 表1 所 示: 生 菜 茎 部 均 径 为19.42mm, 平 均 高 度 为198.41mm, 平 均 质 量 为697.86mm, 且 均 符 合 正 态 分 布 规 律, 置 信 水 平 在95% 以 上。 2) 生 菜 的 抗 压 力- 位 移 特 性。 在 相 同 速 率 下, 当 加 载 位 置 为 生 菜 茎 部 往 上60100mm 变 化 时, 在 压 缩 曲 线 初 始 阶 段, 生 菜 所 受 的 压 力 与 变 形 量 成 正 比, 曲 线 为 直 线 上 升, 生 菜 表 现 出 压 实 硬 化 特 性; 随 后 压 缩 曲 线 出 现 波 动, 并 在 某 个 位 移 处 出 现 一 个 明 显 的 折 弯, 同 时 生 菜 被 压 缩 处 发 出 破 裂 的 声 响, 由 于 菜 叶 组 织 表 皮 及 其 内 部 结 构 发 生 塑 性 破 坏 所 致, 所 受 的 压 力 超 过 了 生 物 屈 服 点, 生 菜 叶 片 发 生 局 部 破 裂。 表1 生 菜 物 理 特 性 参 数 Table1 Physicalparameteroflettuce 参 数 茎 部 直 径 /mm 生 菜 高 度 /mm 生 菜 质 量 /g 置 信 区 间 14.8423.18 190.54205.22 681.55712.32 均 值 19.42 198.41 697.86 中 值 18.63 197.91 698.14 极 小 值 14.48 189.96 680.93 极 大 值 23.72 205.83 712.87 方 差 2.56 7.84 34.34 标 准 差 1.60 2.80 5.86对60 个 样 本 进 行 试 验 统 计 得 出 不 同 位 置 下 的 抗 压 力 峰 值 与 其 相 对 应 的 位 移 量, 求 得 参 数 的 平 均 值 如 表2 所 示。 随 着 压 缩 位 置 由 生 菜 茎 部 往 上60、80、 100mm 处 的 不 断 上 移, 生 菜 越 蓬 松, 叶 片 间 的 距 离 变 大; 生 菜 所 能 承 受 的 压 缩 力 和 压 缩 位 移 均 相 应 增 大, 即 生 菜 抗 压 能 力 随 着 压 缩 位 置 的 上 升 而 增 大, 在60、80、 100mm 处 生 菜 的 抗 压 力 峰 值 分 别 为19.851、21.368、 34.143N。 3) 生 菜 茎 部 的 滑 动 剪 切 特 性。30 个 测 试 样 本 为 一 组,在 剪 切 过 程 中 先 后 出 现3 个 不 同 阶 段: 一 开 始 生 菜 茎 部 所 受 的 剪 切 力 与 位 移 量 呈 近 似 线 性 关 系, 此 为 弹 性 变 形 阶 段; 随 后 曲 线 开 始 出 现 锯 齿 形 波 动, 此 为 第2 阶 段, 这 个 阶 段 下 生 菜 茎 部 的 表 面 组 织 被 逐 渐 破 坏; 随 着 生 菜 茎 部 深 层 组 织 进 一 步 被 破 坏, 曲 线 呈 锯 齿 形 上 升 趋 势; 最 后 曲 线 呈 现 悬 崖 式 回 落, 此 为 第3 阶 段, 在 这 个 阶 段 中 生 菜 茎 部 深 层 组 织 被 彻 底 破 坏, 无 法 再 抵 抗 剪 切 力 的 作 用, 曲 线 上 表 现 为 随 着 位 移 量 的 增 加 剪 切 力 不 断 降 低。 3 7 1 2018 年9 月             农 机 化 研 究                第9 期 表2 生 菜 抗 压 力- 位 移 特 性 参 数 Table2 Compressionforce-displacementparametersoflettuce 离 茎 部 位 置 /mm 抗 压 力 峰 值 /N 对 应 压 缩 量 /mm 60 19.851 40.094 80 21.368 42.853 100 24.143 47.226由 式(1) 计 算 可 得 生 菜 茎 部 极 限 剪 应 力, 如 表3 所 示。 当 剪 切 速 率 为1、1.5、2mm/s 时, 平 均 最 大 剪 切 力 分 别 为20.253、19.642、18.776N, 剪 切 力 峰 值 和 极 限 剪 应 力 随 着 剪 切 速 度 的 增 加 而 减 小。 当 剪 切 角 度 为0、 5、10 时, 平 均 最 大 剪 切 力 分 别 为20.865、20.143、 19.725N。 在 刀 片 安 装 角 度 不 同 的 情 况 下, 剪 切 角 度 和 剪 切 力 峰 值 呈 负 相 关, 当 刀 片 角 度 增 大, 剪 切 力 峰 值 随 之 降 低。 表3 生 菜 滑 动 剪 切 力 学 参 数 Table3 Slidingsheartestingparametersoflettuce 参 数 平 均 最 大 剪 切 力 /N 极 限 剪 应 力 /MPa 1.0 20.253 0.573 速 率/mms -1 1.5 19.642 0.556 2.0 18.776 0.531 0 20.865 0.591 角 度/() 5 20.143 0.571 10 19.725 0.558 2 末 端 执 行 机 构 的 设 计 2.1 结 构 及 工 作 原 理 末 端 执 行 机 构 采 用 双 曲 柄 滑 块 平 移 型 结 构, 分 为 夹 持 器 和 剪 切 器 两 部 分, 分 别 通 过 底 板 与 Z 轴 同 步 带 直 线 运 动 单 元 上 的 滑 块 和 固 定 座 相 连 接, 夹 持 器 随 着 Z 轴 滑 块 实 现 上 下 移 动, 而 剪 切 器 固 定 于 Z 轴。 由 于 生 菜 为 椭 圆 形 形 状 且 上 大 下 小, 为 了 在 采 收 作 业 时 更 容 易 对 生 菜 进 行 包 络 抓 取, 末 端 执 行 器 与 生 菜 接 触 部 位 的 夹 持 爪 设 计 成 包 络 面 且 内 凹 的 形 状, 且 内 部 轮 廓 与 生 菜 轮 廓 相 拟 和。 该 末 端 执 行 机 构 的 工 作 原 理 为 电 机 带 动 中 间 曲 柄, 从 而 带 动 滑 块 在 滑 槽 上 实 现 水 平 移 动, 进 而 带 动 夹 持 爪 和 刀 片 实 现 夹 紧 放 松 及 剪 切 动 作, 如 图3 所 示。 1. 连 杆 2. 滑 块 3. 曲 柄 4. 夹 持 连 接 杆 5. 夹 持 爪 6. 压 力 传 感 器 7. 夹 持 器 底 板 8. 步 进 电 机 9. 剪 切 器 底 板 10. 刀 架 11. 刀 片 图3 末 端 执 行 机 构 Fig.3 Mechanicalstructureofendeffector 2.2 末 端 执 行 机 构 参 数 分 析 此 末 端 执 行 机 构 的 传 动 系 统 可 以 简 化 为 两 个 组 合 的 偏 置 曲 柄 滑 块 结 构( 见 图4), 在 实 际 工 作 过 程 中, 偏 置 曲 柄 滑 块 结 构 拥 有 一 定 的 急 回 特 性, 在 曲 柄 绕 着 支 点 O A 在 进 行 等 速 转 动 的 过 程 中, 滑 块 空 回 行 程 的 平 均 速 率 相 比 于 工 作 行 程 的 平 均 速 率 有 所 增 加, 即 空 回 行 程 所 需 的 时 间 较 短。 此 机 构 能 够 缩 短 采 收 作 业 中 无 效 工 作 时 间, 有 效 地 提 高 了 末 端 执 行 机 构 工 作 效 率。 图4 偏 置 曲 柄 滑 块 结 构 示 意 图 Fig.4 Mechanicalstructureofoffsetcrankslider 当 机 构 中 的 曲 柄 从 A 1 点 逆 时 针 转 过 1 角 度 到 A 2 点 时, 滑 块3 也 相 应 地 从 B 1 点 移 动 至 B 2 点; 当 曲 柄1 从 A 2 点 继 续 逆 时 针 转 过 2 角 度 回 到 A 1 点 时, 滑 块3 也 随 之 从 B 2 点 返 回 至 B 1 点。 如 图4 所 示。 O A A 1 和 4 7 1 2018 年9 月             农 机 化 研 究                第9 期 O A A 2 所 夹 的 角 度 是 摇 杆2 在 机 构 急 回 行 程 的 过 程 中 曲 柄 绕 支 点 O A 所 转 过 角 度 的 补 角; b 为 偏 距; max 为 最 大 压 力 角, 出 现 于 曲 柄1 上 的 端 点 A 相 对 于 滑 块3 在 其 直 线 运 行 轨 迹 B 1 B 2 上 距 离 最 远 的 时 刻。 由 于 曲 柄 滑 块 机 构 中 存 在 移 动 副, 故 设 机 构 的 许 用 压 力 角 取 为 40 左 右; K 为 滑 块3 的 行 程 速 度 变 化 系 数, 偏 置 曲 柄 滑 块 机 构 的 该 系 数 值 较 小; h 为 滑 块 行 程。 其 中 的 关 系 可 表 示 为 h = L 1 a +1 ( ) 2 + a -1 ( ) 2 -2 a +1 ( ) a -1 ( )cos (2) a = L 2 / L 1 =arccos L 1 + b L 2 = 1 + sin (3) =arccos b L 2 + L 1 -arccos b L 2 - L 1 (4) = b / L 1 由 生 菜 力 学 特 性 测 试 结 论 可 知: 生 菜100mm 处 往 下 适 宜 被 夹 持, 夹 持 爪 宽 度 设 计 为50mm, 则 设 定50 100mm 上 下 区 域 为 夹 持 区 域。 根 据 对 生 菜 样 本 的 测 量 统 计, 可 知 生 菜100mm 处 的 直 径 约 为100mm 左 右; 又 由 于 夹 持 爪 和 同 侧 滑 块 的 垂 直 距 离 为30mm, 剪 切 器 的 刀 架 与 同 侧 滑 块 的 垂 直 距 离 为60mm, 要 保 证 生 菜 能 进 入 夹 持 爪 内 部 空 间 同 时 根 茎 可 以 被 完 全 剪 切, 则 需 要 保 证 两 个 滑 块 之 间 的 距 离 至 少 为160mm, 滑 块 离 中 心 距 离 至 少 为80mm。 且 栽 培 板 上 每 颗 生 菜 之 间 的 距 离 为200mm, 考 虑 到 曲 柄 滑 块 机 构 有 一 定 的 行 程 且 滑 块 在 采 收 作 业 时 和 生 菜 离 的 较 远, 不 会 与 生 菜 相 接 触。 由 试 验 可 得: 生 菜 的 最 大 压 缩 量 为40mm 左 右, 所 以 滑 块 离 中 心 在6080mm 区 间 内 能 夹 持 住 生 菜。 为 了 保 证 夹 持 器 在 工 作 中 能 够 有 效 进 行 夹 持 且 不 影 响 其 他 生 菜 的 前 提, 设 定 单 个 曲 柄 滑 块 机 构 的 行 程 为 h=60mm, a=3.3。 在 式(2) 中 取 等 号 解 出, 并 代 入 式(3) 计 算 得 出 arccos asin -1 a +1 -arccos asin -1 a -1 - =0 (5) 将 =40, a=3.3 代 入 式(5) 解 出 =14.061; 将 =14.061 分 别 代 入 式(2) 和 式(3), 解 出 L 1 = 27.997mm, =1.1212; 则 L 2 =92.390mm, b=31.390 mm。 3 自 动 采 收 性 能 试 验 3.1 试 验 方 法 采 收 成 功 率 是 衡 量 植 物 工 厂 生 菜 自 动 化 采 收 系 统 和 所 设 计 的 末 端 执 行 机 构 可 靠 性 能 的 重 要 指 标, 而 采 收 效 率 与 采 收 成 功 率 相 互 制 约。 因 此, 需 对 系 统 进 行 自 动 采 收 性 能 试 验, 从 而 评 估 其 作 业 性 能, 为 系 统 优 化 和 改 进 提 供 参 考。 将 所 设 计 的 末 端 执 行 机 构 装 配 于 课 题 组 研 制 的 江 苏 大 学 植 物 工 厂 生 菜 自 动 化 采 收 系 统, 分 别 在 系 统 采 收 效 率 为15、20、30 块/h 下 进 行 生 菜 自 动 采 收 性 能 试 验, 一 个 采 收 周 期 即 为 采 收 一 块 栽 培 板 上9 颗 生 菜, 每 组 试 验4 个 周 期, 共36 颗 生 菜。 试 验 装 置 如 图5 所 示。 图5 采 收 试 验 装 置 示 意 图 Fig.3 Devicediagramofharvestingtest 用 来 评 价 生 菜 自 动 采 收 系 统 性 能 的 重 要 指 标 为 采 收 成 功 率, 用 S 表 示, 定 义 为 S = N 1 N 100 % (6) 其 中, N 为 生 菜 总 数; N 1 为 末 端 执 行 机 构 成 功 采 收 的 生 菜 个 数。 3.2 试 验 结 果 与 分 析 试 验 结 果 如 表4 所 示。 表4 采 收 试 验 结 果 Table4 Harvestingtestresults 作 业 效 率 / 块h -1 采 收 作 业 情 况 成 功/ 颗 失 败/ 颗 采 收 成 功 率 /% 15 34 2 94.4 20 33 3 91.6 30 30 6 83.3在 系 统 采 收 效 率 为15、20 块/h, 系 统 采 收 成 功 率 分 别 为94.4%、91.6%, 采 收 成 功 率 较 高, 满 足 采 收 作 业 要 求。 当 采 收 效 率 增 大 至30 块/h 时, 采 收 成 功 率 大 幅 度 下 降 至83.3%, 并 出 现 采 收 过 程 中 生 菜 脱 落 现 象。 这 是 由 于 同 步 带 直 线 运 动 单 元 属 于 柔 性 驱 动 系 统, 在 5 7 1 2018 年9 月             农 机 化 研 究                第9 期 高 速 运 行 时, 由 于 X Y Z 直 角 三 坐 标 运 动 机 构 的 惯 性 所 引 起 的 末 端 执 行 机 构 产 生 振 动, 表 现 为 夹 持 器 在 采 收 作 业 中 出 现 夹 不 稳 固 的 现 象, 导 致 生 菜 在 未 到 达 收 集 箱 位 置 就 提 前 脱 落, 使 得 采 收 作 业 失 败, 采 收 效 率 和 采 收 成 功 率 呈 负 相 关, 采 收 最 优 速 率 在1520 块/h 之 间。 4 结 论 1) 对 营 养 液 水 培 生 菜 进 行 力 学 特 性 测 试, 分 别 测 试 了 生 菜 的 物 理 特 性、 抗 压 力- 位 移 特 性 和 生 菜 茎 部 的 滑 动 剪 切 特 性。 结 合 测 试 结 果 进 行 了 末 端 执 行 机 构 的 设 计, 适 用 于 江 苏 大 学 植 物 工 厂 生 菜 自 动 化 采 收 系 统, 可 实 现 自 动 化 生 菜 采 收 作 业, 节 省 人 力, 有 利 于 植 物 工 厂 的 推 广 和 发 展。 2) 将 所 设 计 的 末 端 执 行 机 构 装 配 于 课 题 组 研 制 的 植 物 工 厂 生 菜 自 动 化 采 收 系 统, 并 在 采 收 效 率 分 别 为15、20、30 块/h 下 进 行 了 自 动 采 收 性 能 试 验, 结 果 表 明: 采 收 成 功 率 分 别 为94.4%、91.6% 及83.3%; 采 收 效 率 和 采 收 成 功 率 呈 负 相 关, 为 保 证 采 收 效 率, 采 收 最 优 效 率 应 控 制 在1520 块/h 之 间。 参 考 文 献: 1 辜 松. 我 国 设 施 园 艺 智 能 化 生 产 装 备 发 展 现 状J. 农 业 工 程 技 术 温 室 园 艺,2015(10):46-50. 2 郑 盛 华, 覃 志 豪, 王 志 丹. 我 国 现 代 设 施 农 业 发 展 趋 势 及 关 键 技 术J. 农 业 经 济,2015(4):62-63. 3 毛 罕 平. 设 施 农 业 的 现 状 与 发 展J. 农 业 装 备 技 术, 2007,33(5):4-9. 4 张 俊 雄, 何 芬. 设 施 农 业 采 摘 机 器 人 研 究 进 展J. 农 业 工 程 技 术: 温 室 园 艺,2015(25):31-35. 5 张 轶 婷, 刘 厚 诚. 日 本 植 物 工 厂 的 关 键 技 术 及 生 产 实 例 J. 农 业 工 程 技 术: 温 室 园 艺,2016,36(13):29-33. 6 高 国 华, 王 天 宝. 温 室 雾 培 蔬 菜 收 获 机 收 获 机 构 的 研 究 设 计J. 农 机 化 研 究,2015,37(10):91-97. 7 高 国 华, 王 天 宝, 周 增 产, 等. 设 施 蔬 菜 收 获 切 割 影 响 因 素 优 化 试 验J. 农 业 工 程 学 报,2015,31(19):15-21. 8 刘 鸿 文. 材 料 力 学M.5 版. 北 京: 高 等 教 育 学 院 出 版 社, 2011. D e s i g n a n d T e s t o f E n d E f f e c t o r f o r L e t t u c e H a r v e s t i n P l a n t F a c t o r y XuSaichao,MaoHanping,LiuYang,XingGaoyong (KeyLaboratoryofModernAgricultureEquipmentandTechnology,MinistryofEducation,JiangsuUniversity,Zhenjiang 212013,China) A b s t r a c t:LessharvestingdeviceforleafyvegetablesofplantfactoryanddegreeofautomationisnothighbothinChina andabroad,especiallyfornutrientsolutionlettuce.Tosolvetheseproblems,anendeffectorwhichissuitableforautoma- tedharvestingsystemoflettuceinplantfactoryisdesigned.MechanicalpropertiesoflettucearetestedbyTA.XTplus TextureAnalyzer,thenendeffectorisdesignedaccordingtotheresultsofmechanicalparameters.Theendeffectorisin- stalledontheautomaticharvestsystemforlettuceinplantfactorywhichisdesignedbytaskteam,andtheautomatichar- vestperformancetestiscarriedoutindifferentharvestefficiencies(15pieces/h,20pieces/h,and30pieces/h)andthe harvestsuccessratesare94.4%,91.6% and83.3% respectively. Theharvestresultsaregoodandmeettheharvest needs.Atthesametime,theoptimalrecoveryefficiencyintervalispredictedaccordingtothetestresults. K e y w o r d s:plantfactory;mechanicalpropertiestestoflettuce;endeffector;automaticharvestperformancetest 6 7 1 2018 年9 月             农 机 化 研 究                第9 期