介紹了油茶果采摘機的現(xiàn)狀，以及對一種振動式油茶果采摘機的執(zhí)行機構進行運動仿真的整個過程。重點介紹了利用Pro/E 對各零部件的裝配連接及驅動器的添加來構建機構運動學仿真模型，創(chuàng)建并運行運動分析，確定了執(zhí)行機構運動過程和工作范圍，得到了振動采摘頭末端一點的運動位置和速度的曲線圖，為后續(xù)振動式采摘機改進和完善的研制提供了理論依據(jù)。

　　油茶是植物油重要的優(yōu)質原料，其收獲具有極強的季節(jié)性，長期以來，各油茶種植地絕大部分依靠人工采摘油茶果，消耗的人力、時間比較大，采摘效率低，并且某些油茶難以采摘或采摘不到，對人體安全具有一定的威脅。在我國，油茶采摘機的研制剛剛起步，現(xiàn)有技術一直未能解決這個問題，部分用于油茶的采摘機械在采摘過程中，采摘位置不能任意達到，往往會造成漏摘而同樣需要人工摘取，影響采摘效率。本振動式油茶果采摘機突出采用多自由度臂架結構，控制振動采摘頭夾緊樹干，振動以致使成熟的果實脫落，可實現(xiàn)持續(xù)的、高效率的、安全的作業(yè)。

　　現(xiàn)今的油茶果種植基地為了適應機械化和自動化管理的需要，果實的栽培已逐漸趨向規(guī)范化和標準化。本文取平地株行距3 m×3 m，冠幅直徑為3 m 的成熟油茶果樹作為研究對象，橫向和縱向兩棵樹之間容許設備通過的距離不超過1.5 m，這個距離過車剛剛好，如果在兩個樹之間停車采摘，則空間太小，采摘臂的轉動必定會撞到油茶樹，對樹造成損傷。于是我們選擇將采摘機停在四棵樹之間的空間進行采摘，采摘臂活動空間足夠大，減少對樹的損傷。本文運用Pro/E 軟件對整機執(zhí)行機構的作業(yè)過程進行了運動仿真與分析。采摘機預期要在四棵樹中間位置將振動夾頭的位姿達到離采摘機2 100 mm 左右樹干的采摘距離，以及樹干離地500 mm 左右的高度完成振動采摘。

1、實體建模

　　本文考慮到執(zhí)行機構結構復雜的特點，采用自下而上的方法進行裝配，即先將各部件單獨建模成零件再按照連接、約束關系和運動形式進行裝配。在制作模型時，零件之間的裝配關系必須正確，否則將不能產生相應的運動，這是能否使用Pro/E 仿真的前提和關鍵。若裝配件之間沒有相對運動，裝配時應該完全約束;不然，就應該根據(jù)裝配件之間的相對運動，通過連接設定限制運動自由度。在選取預定義的連接集之前，必須了解如何用約束和自由度來定義運動，然后選取相應的連接使機構按照所需的運動方式運動。預定義連接集提供了“剛性”、“銷釘”、“滑動桿”、“圓柱”、“平面”等多種連接方式。

　　旋轉支座與機架采用了“對齊”和“配對”約束類型，旋轉臂與支座、主臂與旋轉臂、從動滑塊與擺動座、擺動座與振動滑座、振動滑座與采摘頭則一律采用“圓柱”連接和“平面”連接，主臂滑座與從動滑塊之間采用兩個“平面”連接，液壓油缸的活塞與缸之間用“圓柱”連接，約束類型還包括“平移軸”定義活塞面與油缸底面的相對距離。一般情況下，采用的連接形式不同接下來所要定義的約束類型也不同。

　　完成執(zhí)行機構所有部件的裝配后, 進行干涉檢查，確認無誤后，保存文件。完成裝配的執(zhí)行機構的三維運動學模型如圖1 所示。

1- 機架;2- 旋轉臂支座;3- 旋轉臂;4- 主臂滑座;5- 從動滑塊;6- 水平擺動座;7- 振動滑座;8- 振動馬達;9- 振動采摘頭

圖1 采摘機執(zhí)行機構

3、結 語

　　通過以上的采摘機執(zhí)行機構運動仿真實例，可以看出Pro/E 軟件不僅實現(xiàn)了采摘機執(zhí)行機構的三維實體建模和組裝，而且提供了完善的運動仿真和運動分析功能，借助仿真結果對采摘臂運動構件的運動狀態(tài)、運動規(guī)律和運動軌跡等問題進行分析，確定了執(zhí)行機構的運動過程和工作范圍，為振動式油茶果采摘機的進一步研制提供了基礎。