哈尔滨林机所在油茶果振动采收下运动轨迹机理研究中取得突破

　　油茶果作为中国乃至世界重要的油料作物，对保障国家粮油安全和乡村振兴具有重要意义。油茶具有“花果同期”、果柄短、结合力大等生物特性，机械化采收成为油茶果采收的趋势。油茶果力学特性是机械化采收的理论基础和装备研发的重要支撑。目前，针对花果力学特性的研究较少，亟需对采收参数及理论进行深入研究，为合理设计油茶果采收机械提供技术依据。
　　针对目前的采收难题，哈尔滨林机所林草智能装备创新团队通过高速相机追踪与三维图像轨迹重建技术对果实、花、花苞的动态运动规律及动力学响应进行了分析与研究。团队首先通过对油茶果振动参数测试，研究果枝长度、挂果类型和激励频率等各种因素对观察到的现象的影响。建立了长短枝挂果系统振动的数学模型，并求解了果实-果柄-果枝系统的振动响应。得到果实枝条的位移、速度和加速度的周期性变化规律。响应变化幅值与系统质量M、果枝长度l、等效弹性系数k和激振频率的作用关系。基于这些发现，构建了油茶果枝振动测试装置，利用高速相机技术分析了油茶果实的运动。
　　结果表明在枝条长度小于或等于10cm的挂果条件下，当激振频率超过4Hz时，果实呈现“倒8字”的Lissajous图形轨迹，类似于两个垂直简谐运动的叠加。对于枝条长度超过10cm的挂果条件，运动轨迹表现出类似于非线性摆的弧形振荡。此外，该轨迹还引起了频率为4Hz或更高的跳跃或高频、低振幅运动。在观察到的变量中，在大于10cm的挂果条件下，枝中挂果的油茶果实比末端挂果表现出更大的运动范围和摆动幅度。此外，果实掉落所需的频率低于激发悬挂在树枝末端的果实所需的频率。借此，团队提出了一种以高低频反复交替组合的变频振动方式与一种间歇性低频振动的采收方式建议，为油茶果实机械化振动采收装置提供所需的振动参数和振动模式。
　　研究论文“Motion Trajectory of Different Fruiting Types of Camellia Oleifera Fruit under Vibration: Theoretical and Experimental Studies”发表在《Industrial Crops and Products》（中科院一区TOP，IF=5.6），哈尔滨林机所研究生王凡雨为第一作者，周建波研究员为通讯作者。该项研究得到国家重点研发计划项目（2022YFD2202100）和国家林业和草原局应急科技项目（202202）等项目联合支持。(王凡雨)
　　　　中国林科院 　2025-05-12

关键词 油茶果  机械采收  运动轨迹机理  图片