高国华，马 帅



基于离散单元分析与物场分析的盆花移栽手爪优化

高国华，马 帅

（北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京 100124）

该文针对盆花移栽作业过程中出现的移栽手爪提取基质不完整的现象，基于离散单元分析方法，利用EDEM（enhanceddiscrete element method）软件建立起机构（移栽手爪）、作用对象（带有根系的盆花基质）、作用条件（花盆）间的离散元仿真模型，对手爪钢针的插入和提离过程进行离散元仿真分析，确定基质断层为提取基质不完整的原因，并通过对基质提离过程进行受力分析发现，导致基质发生断层现象的根本原因是基质提离总阻力大于基质内部所能提供的最大凝聚力。鉴于如上分析，利用物场分析方法提出在原有系统中添加揉盆机构的解决方案，通过对揉盆机构工作过程进行离散元仿真分析发现，在揉盆机构的作用下基质与花盆之间产生了缝隙，使花盆对基质由于粘附作用产生的摩擦阻力降低，减小了基质提离总阻力，证明在工作过程中揉盆机构可以通过减小基质提离总阻力来解决基质断层问题。分别对添加揉盆机构前后的样机进行3组100盆的花苗移栽试验，移栽手爪完整提取基质成功率从84.67%提升到97.67%。该研究将EDEM离散单元分析与物场分析方法结合应用在机构优化设计过程，可以为盆间自动化移栽领域的设备研制与开发提供参考。

农业机械；移栽；优化；移栽手爪；盆花；离散单元分析；物场分析

0 引 言

随着人们生活水平的不断提高，中国花卉产业发展迅速。……