山地蕉无人机自主吊运装置研制

• Published in: 农业工程学报 Vol. 40; no. 15; pp. 1 - 10
• Main Authors: 段洁利, 李伟希, 李伟钦, 徐兴, 余家祥, 丁炜妮, 杨洲
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 华南农业大学工程学院,广州 510642 01.08.2024; 广东海洋大学机械工程学院,湛江,524088; 岭南现代农业科学与技术广东省实验室,广州 510600%华南农业大学工程学院,广州 510642%华南农业大学工程学院,广州 510642; 岭南现代农业科学与技术广东省实验室,广州 510600
• Subjects: agricultural machinery; banana; 香蕉; 无人机; 仿真分析; mountainous banana orchards; UAV; lifting and transportation equipment; simulation analysis; 山地蕉园; 农业机械; 吊运装置
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202403199

S147.2; 针对目前山地蕉采后运送作业主要依靠人工背运,存在劳动强度大、人力成本高、果实容易损伤以及易发生安全事故等问题,该研究设计了一种山地蕉无人机自主吊运装置,能够实现无人机山地蕉吊运过程中对果轴的自主抓取和卸载,减少人工参与,保障作业人员安全.基于测定的山地蕉蕉穗形态特征参数设计抓取机构、吊具、导向机构以及连接件等,并通过SOL1DWORKS软件建立装置的三维模型,同时搭建了上下位机通讯系统.基于ANSYS Workbench软件的显式动力学分析(explicit dynamics)、静磁分析(magnetostatic)对吊运装置的关键零部件进行仿真和理论计算,确定满足使用要求的电磁铁与舵机型号及参数.室内试验表明,装置的果轴平均抓取成功率为92.59％,果轴平均卸载成功率为96％,平均吊运成功率为88.89％,抓取与卸载的平均耗时分别为63.8和20.8 s/次.无人机搭载吊运装置进行田间试验,平均吊运成功率为83.33％,抓取与卸载平均总耗时90.8 s/次,平均吊运速度0.99 m/s,是人工背运速度(0.17～0.33 m/s)的3倍以上,且由于蕉穗悬空在吊运装置下方不与其他物体接触从而不会对果指造成损伤,满足无人机自主吊运山地蕉的作业需求.研究结果可为快速、低损、安全的无人机山地蕉吊运装置设计提供参考,促进香蕉产业的高质量发展.