苹果树冠层仿形喷雾作业臂设计与试验

来源：中国农机化学报杂志2025年第3期北京时间：

作者：姜春淼, , , 纪超, , 陈金成, , 冯青春, 张景,

单位：（1. 新疆农垦科学院机械装备研究所，新疆石河子， 832000； 2. 石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子，832003； 3. 农业农村部西北农业装备重点实验室，新疆石河子，832003；4. 北京市农林科学院智能装备技术研究中心，北京市，100097）

摘要：针对当前果园喷雾机喷施精度不高、动作执行粗放等问题，设计一种单侧具有6自由度的双摇臂式苹果树冠层仿形喷雾作业臂。根据标准苹果园的果树外形尺寸设计作业臂总体结构及关键零部件，基于静力学平衡方程分析作业臂在极限位置下的受力情况，求得作业臂受最大静力为5 656.65 N；基于作业臂运动学方程，分析获得作业臂单侧作业幅宽为3 069 mm，最大作业高度约为5 191 mm，最小离地高度约为547 mm；采用拉格朗日方程法建立作业臂动力学模型，明确作业臂各关节运动与所需驱动力的函数关系。在ADAMS中STEP5函数定义的运动特性下，将关节O0～O5的动力学模型数值计算结果与ADAMS仿真结果对比发现两结果在15 s处相差最大，其相对误差分别为15.42%、5.16%、6.66%、11.31%、1.21%、13.56%，验证动力学模型的正确性；搭建仿形作业臂样机，仿形试验结果表明，仿形平均误差η 为19.79°，满足设计要求，为果园多自由度冠层仿形作业臂的运动控制、轨迹规划等进一步研究提供基础。

关键词：仿形作业臂,运动学,动力学建模,动力学仿真

基金资助：新疆生产建设兵团科技合作计划项目（2022BC007）；新疆生产建设兵团科技创新人才计划项目（2021CB035）；新疆生产建设兵团“兵团英才”支持计划——青年项目