摘要
为了避免苹果在采摘过程受到碰撞、挤压等机械损伤,设计了一款两指抓取苹果采摘器,并对抓取过程中苹果在受到不同抓取力时果实内部的应力变化进行研究。笔者通过SOLIDWORKS 2019软件建立了由果肉组织构成的均一苹果模型。通过 Ansys软件建立了苹果所对应的有限元模型,模拟苹果受到不同抓取力时的接触过程,得到苹果三维实体模型的应力云图。结果显示:苹果三维实体模型受抓取力的过程中,苹果与手指的接触点处的应力最大,而四周的组织离接触点越远的位置应力越小,说明苹果与手指的接触点处最容易受到损伤;当抓取力分别为5 N、10 N、20 N、30 N、40 N、50 N时,苹果三维实体模型所受的应力大小分别为0.036 419 MPa、0.072 837 MPa、0.145 67 MPa、0.218 51 MPa、0.291 35 MPa和 0.361 49 MPa,而苹果果肉的破坏应力为0.31 MPa,极限抓取力应在40 N~50 N之间;最后为探讨极限抓取力又设置45 N、43 N和42 N三组不同抓取力,发现抓取力为42 N时苹果三维实体模型所受到的应力为0.305 92 MPa,最接近破坏应力。该研究结果可以为苹果在采摘过程中所受到的机械损伤做出较为合理的预判,并为苹果采摘机构末端夹持器减损结构优化设计提供了一定参考依据。
