[实用新型]一种便携式果柄生物力学特性测试装置

说明书

本实用新型公开了一种便携式果柄生物力学特性测试装置，包括有树果夹持机构，树果夹持机构包括有可移动的枝条固定叉和柔性果体夹持器，枝条固定叉工作位置由其底端的滑块连杆机构驱动调整，柔性果体夹持器为空腔套筒结构，空腔套筒内设有圆环状气囊，柔性果体夹持器的移动或旋转由滚珠丝杆驱动，滚珠丝杆上设有L形板，测试果柄纵向拉断力时L形板通过螺纹杆和拉力传感器与柔性果体夹持器连接，测试果柄横向扭断力矩时滚珠丝杆的前端通过联轴器和扭矩传感器与柔性果体夹持器连接。本实用新型利用滚珠丝杆传递运动，兼具果柄纵向拉断力和横向扭断力矩的测定功能；利用数据检测系统实现数据测定、显示、存储，满足野外果柄生物力学特性测定要求。

技术领域：

本实用新型涉及农业机械领域，主要涉及一种便携式果柄生物力学特性测试装置。

背景技术：

近年来，我国树果类果实机械化采摘技术及装备的研究备受关注。由于我国农村劳动力的不断转移，人工采摘果实的成本快速提高，导致果农迫切需求果实的机械化收获装备，然而市面上少有成熟的树果类机械采摘装备。为研制适用的树果类果实机械化采摘装备，必须明确其采收对象果柄的生物力学特性，为果实收获机械果体采摘执行机构的设计与研制提供理论和数据参考。

由于当前缺乏对树果类果柄生物力学特性进行准确测定的专门装置，研究人员的测定工具仍然十分简陋,大多采用数显拉力计，即通过数显拉力计将果柄拉断，在拉断瞬间人工记录最大拉力值。上述测定方式一般需多人协调配合，且人工观察记录瞬间最大拉力值误差大，难以连续地准确记录测定数据，并反映果柄的生物力学特性变化规律。另一种测定方式是将带果的枝条砍下带回实验室，借助微型万能材料试验机等力学测试仪器配合专制夹具进行果柄生物力学特性的测定，由于枝条、果柄、果实等均是生物活体，离开树体进行果柄生物力学特性测定将影响数据的真实性与准确性，且数据样本量也受到枝条砍伐对树体来年产量影响的限制。

目前已有研究人员针对有关果体和茎秆的生物力学特性开展了相关装置的设计与试验，如陈震等设计了一种荔枝果力学测量装置，主要由有微机、采集卡、重量传感器、位移传感器、果实压头等组成，可连续测定并存储外力加载与荔枝果形变等数据；马晓丽等为测定杨梅果的生物力学特性，研发了一种微压测试装置，主要部分为电子称量工作台、测头、微调传动箱、粗调力臂箱体、工作底盘等，通过加压旋钮带动施力测头进给，果体变形由微调旋钮升降刻度读取，受力大小通过电子称量工作台显示，研究得出杨梅果的生物力学特性；李耀明等研制的切割力测量系统，由机械系统部分和测控系统部分两组成，主要用于茎秆力学数据的采集和分析研究，能够完整的测得切割力随时间的变化曲线；蒋韬等研制了一种玉米茎秆切割测量试验台，主要由机械模块、控制系统和信号处理系统三部分组成，控制系统以STM32F103为核心，信号处理系统由负电压产生电路和 AD620信号放大器组成，切割试验表明，测试数据采集误差小于1.12%，明确了玉米茎秆切割力的规律变化。但对树果类果实采摘时，果柄的纵向拉断力和横向扭断力矩测定试验装置的设计研究还少见报导，而果柄纵向拉断力和横向扭断力矩参数的准确获取是开展树果收获机械果实采摘执行机构设计的重要依据。

本实用新型兼具果柄纵向拉断力和横向扭断力矩的测定功能，且整体小巧、重量轻、便于携带；能实现测试数据的自动测定与实时显示存储，测试精度满足野外环境下树果类果柄生物力学特性的要求；提出的柔性果体夹持方法，实现果实的无损快速夹持，满足多种测试对象。

实用新型内容：

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种便携式果柄生物力学特性测试装置，以便于在野外环境下准确测定树果采摘时果柄的纵向拉断力和横向扭断力矩，为树果收获机械果实采摘执行机构设计提供参考。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：