基于多领域统一仿真的采摘机构与生物水果耦合机理

摘要

近年来,水果机械化无损采摘已经成为农业收获领域的研究热点.水果机械化无损采摘的关键是理清生物对象与机构之间的耦合机理,建立机构采摘进程中对生物对象动态力学行为的智能感知并实施自适应控制.目前缺乏生物对象在外加载荷作用下动态力学行为感知的理论研究和实验方法,成为制约水果机械化采收实际应用的关键瓶颈之一.本项目旨在探讨生物水果与机构交互过程中生物宏观组织结构与载荷之间的动态耦合关系以及多领域统一数学描述方法,达到优化机构、精确控制载荷并实施无损采摘之目的,为水果无损采摘及产后深加工装备开发提供共性理论和设计支持.研究了荔枝物料学特性并监测其在外部载荷作用下果皮、果肉、果核的损伤演化规律，首次建立研究荔枝采摘时的荔枝果机械损伤临界力模型、平均应力模型与分层有限元模型，并全面完整地描述了荔枝果外部损伤与机械载荷之间的量化关系。