油茶鲜果穿刺力学特性试验研究

针对油茶果破壳后茶籽、茶壳不易清选的问题,为探索弹簧压缩针插壳式油茶籽壳清选方法的可行性,探究了茶籽与茶壳在不同穿刺深度和不同穿刺部位条件下的穿刺力学特性,以及不同弹力下的弹簧压缩针对茶籽与茶壳插取效果的影响。穿刺力学特性试验选用含水率在55%~65%之间的赣无系列油茶鲜果为研究对象,使用的是装有单根穿刺针的质构仪,研究了不同穿刺深度(1 mm、1.5 mm、2 mm)和不同穿刺部位(茶壳内、外侧的头部、腰部、尾部;茶籽的内侧、外侧)对茶籽与茶壳的穿刺力以及被插取效果的影响。插取试验采用自制弹簧压缩针对油茶鲜果的茶籽与茶壳进行插取实验,研究不同弹簧压缩力(8 N、10 N、12 N)的弹簧压缩针对茶籽与茶壳插取效果的影响。穿刺力学特性试验结果表明:油茶鲜果茶壳的刺破力小于其茶籽,更易于被弹簧压缩针插取;茶壳最大穿刺力位于茶壳内侧头部,茶籽最小穿刺力位于其内侧;茶壳最大穿刺力位置的穿刺力平均值小于茶籽最小穿刺力位置的穿刺力平均值;穿刺深度在2 mm时,茶壳被插取效果最佳。插取试验结果表明:使用2/3压缩行程时弹簧压缩力为10 N的弹簧压缩针插取油茶鲜果籽壳时,茶壳被插取率为98%,茶籽被插取率为2%。弹簧压缩针插壳式油茶籽壳清选方法可行。以上研究结果将为针辊插壳式油茶籽壳清选装置选取弹簧压缩针弹力提供技术参考。

静脉穿刺机械臂穿刺与挑针动作

目的提出一种新型多关节串联静脉穿刺系统,探究其穿刺过程中进针、挑针动作涉及的以力学、运动学为基础的相关控制问题,验证此系统的可行性。方法搭建穿刺机械臂实物,结合穿刺力学模型提出进针位移控制算法。利用DH法进行正运动学解算,得到末端针尖坐标,再利用几何法进行逆运动学解算,正逆过程联系紧密。采用运动学正解-逆解-再正解方法比较挑针前后的末端坐标位置误差,最后结合实物进行实验验证与仿真。结果经过仿真及实验,验证理论模型的准确性。利用该进针算法可以实现一针见血,为机械臂动作的控制提供理论依据。挑针前后末端位置误差可以控制在1 mm以内。机械臂在挑针过程中末端针尖几乎保持固定,故此套挑针方案可行,基本可以验证机械臂挑针动作满足精度与安全要求。结论该静脉穿刺机械臂真实模拟穿刺过程的进针、挑针动作,能够安全、准确地实现进针穿刺和以针尖为定点的挑针动作,具有一定的临床使用价值。