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割台前置式果园除草机器人设计与试验

文献类型： 中文期刊

作者： 施印炎;徐浪涛;汪小旵;黄薛凯;王磊;郑恩来;王博炜;袁明华;沈成

作者机构：

关键词： 果园;除草;前置割台;仿真分析;漏割率;性能试验

期刊名称：农业工程学报

ISSN： 1002-6819

年卷期： 2026 年

页码：

收录情况： EI（2025版） ; ; 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版） ; ; 农林核心（2024版）

摘要： 针对果园化学除草破坏土壤生态系统、影响果树健康与果品质量，长期使用易使杂草产生抗药性，严重制约果园可持续发展的问题，本研究提出一种适用于果园机械除草的割台前置式果园除草机器人。结合果园作业环境与割草作业要求，设计了增程式混合动力驱动系统、履带行走系统、除草电机过载保护系统等。通过运动学和动力学分析，对割刀参数进行优化以提升作业效率与稳定性。利用虚拟样机技术与EDEM离散元法，构建基于Bonding V2粘结颗粒模型的杂草、土壤、刀具的多相耦合仿真模型。运用Design Expert软件设计了三因素三水平正交试验，结合响应面优化分析，探究不同刀片排列方式、割刀转速及刀轴高度及其交互作用对漏割率的影响，建立漏割率回归模型。仿真结果显示，当刀片采用双螺旋排列，转速为2 286.246 r/min，割刀轴高度为189.823 mm时，除草效果最优，预测漏割率仅为4.154%。进行田间试验对设计的有效性与仿真优化结果进行验证，在圆整优化参数组合下，机器人实际除草漏割率为4.77%，与仿真预测值接近；割茬高度稳定性系数大于90%，割幅利用系数均值高于90%。割台前置式果园除草机器人采用Y型甩刀切割方式，对土壤扰动小，能有效保护表层结构；具备除草电机智能过载保护功能，有效降低除草电机因过载发生故障的概率；履带底盘适应复杂地形，增程系统续航能力达8～12h，在作业性能和除草效率上表现优异，可为解决果园化学除草难题提供高效环保的机械化方案，可为果园除草装备的进一步优化与应用提供理论支撑。

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