本发明专利技术提供一种仿生清选轮与辣椒清选分离装置及辣椒收获机，包括仿大拇指清选轮、仿食指清选轮、仿中指清选轮、仿无名指清选轮和仿小拇指清选轮；每个仿生清选轮分别设有多个仿生拨齿。本发明专利技术对仿生拨齿进行了仿人五指形貌的仿生设计，仿生拨齿的弯曲曲率模仿清选分离、摊平辣椒时人手指的弯曲曲率；模仿人手五指的内外三维曲面形貌，对仿生清选轮的拨齿特征曲面进行仿生设计；模仿人手的五指排布，设计了清选轮在清选分离装置中的排布方案，按照人手手指的分布方式，从大拇指—小拇指沿清选辊方轴轴向依次排列，第一清选辊和第二清选辊平行设置，且依次交替间隔排列。本发明专利技术便于辣椒果实下漏，提高了辣椒的分离率，降低果实损伤率、减少堵塞情况。减少堵塞情况。减少堵塞情况。
【技术实现步骤摘要】
一种仿生清选轮与辣椒清选分离装置及辣椒收获机
[0001]本专利技术属于工程仿生
，尤其涉及一种仿生清选轮与辣椒清选分离装置及辣椒收获机。
技术介绍
[0002]辣椒营养价值丰富，不仅是我国餐桌上必不可少的蔬菜之一，也是我国多省重要的经济作物之一。目前的辣椒收获主要以机械收获和人工采摘为主，机械收获的辣椒成本较人工采摘成本大为减少。目前我国大部分地区的辣椒收获均开始推广使用机械化收获，市场上出现多种不同形式的辣椒收获机，但是对于辣椒收获机的核心部件—清选分离装置研究较少，目前市面上的辣椒清选分离装置面临辣椒清选含杂率较高、辣椒果实分离率低、当辣椒混合物喂入量过多时会出现装置堵塞的问题，导致辣椒品质降低，清选后的辣椒产品仍然需要人工进行进一步的清选辅助作业，并没有真正意义上实现辣椒的机械化收获。为减少辣椒收获所需的人工成本，提高辣椒收获的机械化水平，亟待一种有效解决目前辣椒清选分离所遇到问题的装置来提升辣椒收获机的整机性能。
技术实现思路
[0003]针对上述技术问题，本专利技术提供一种仿生清选轮及辣椒清选分离装置和辣椒收获机，本专利技术从仿生清选轮拨齿的三维形貌、清选轮的排列方式出发，降低辣椒清选分离时辣椒果实损伤率、提高分离率，减少当辣椒混合物喂入量过多而出现堵塞的情况。
[0004]人的双手十指在清选分离、摊平堆积的农作物时发挥了及其重要的作用。人手五指各不相同，中指最长，食指和无名指其次，大拇指和小拇指最短，这种中间高，沿两端变低的抛物线结构有利于堆积物向外摊开。五指的特征形貌能够使在清选分离、分摊农作物时所遇到的阻力较小，农作物能够很顺利的从指缝中通过，还能降低对农作物的损伤。此外，当五指弯曲时能够更省力地将堆积物向后推动。因此，本专利技术采用工程仿生学技术，将人手手指的这些特点应用到辣椒清选分离上，有利于将喂入的辣椒混合物快速摊开、使辣椒茎秆更快地排出机外，减少出现当喂入量过多时出现堵塞的情况，降低清选分离辣椒的功耗，减少辣椒果实的损伤率，便于辣椒果实从清选轮的间隙顺利下落、提高辣椒的分离率。
[0005]本专利技术采用三维激光扫描仪对人手手指进行扫描，获取了手指的点云数据。经过Geomagic Studio中的一系列处理工作，最终获得了光滑柔顺的手指的三维模型。
[0006]本专利技术基于工程仿生原理，采用工程仿生技术，以人工清选分离、摊平辣椒时人手五指的形貌和多指协同配合的运动姿态为仿生原型。首先，对清选轮拨齿进行了仿人五指形貌的仿生设计，清选轮拨齿的弯曲曲率模仿清选分离、摊平辣椒时人手指的弯曲曲率；其次，模仿人手五指的内外三维曲面形貌，对仿生清选轮的拨齿特征曲面进行仿生设计；最后模仿人手的五指排布，设计了清选轮在清选分离装置中的排布方案，按照人手手指的分布方式，从大拇指—小拇指沿清选辊方轴轴向依次排列。
[0007]仿生清选轮与辣椒清选分离装置可以减少机收采摘完毕后辣椒在清选分离这一
过程中的堵塞情况，降低装置的功耗，有效降低了目前辣椒清选分离装置清选分离的辣椒含杂率和损失率，降低辣椒收获的成本。本专利技术仿生辣椒清选分离装置可以用来清选不同品种的辣椒。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种仿生清选轮，包括仿大拇指清选轮、仿食指清选轮、仿中指清选轮、仿无名指清选轮和仿小拇指清选轮；
[0010]所述仿大拇指清选轮、仿食指清选轮、仿中指清选轮、仿无名指清选轮和仿小拇指清选轮均分别设有仿生清选轮基体；仿大拇指清选轮设有多个安装在其仿生清选轮基体圆周上的仿生大拇指拨齿；仿食指清选轮设有多个安装在其仿生清选轮基体圆周上的仿生食指拨齿；仿中指清选轮设有多个安装在其仿生清选轮基体圆周上的仿生中指拨齿；仿小拇指清选轮设有多个安装在其仿生清选轮基体圆周上的仿生小拇指拨齿；仿食指清选轮和仿无名指清选轮的结构相同。
[0011]上述方案中，所述仿生大拇指拨齿、仿生食指拨齿、仿生中指拨齿和仿生小拇指拨齿的弯曲曲率曲线方程为：
[0012]y＝
‑
0.0313x2+2.6204x+7.1547，其中0≤x≤60，R2＝0.9694。
[0013]上述方案中，所述仿大拇指清选轮、仿食指清选轮、仿中指清选轮、仿无名指清选轮、仿小拇指清选轮各自旋转形成的外圆直径比例为1：1.1：1.2：1.1：1。
[0014]上述方案中，所述仿生大拇指拨齿具有仿生大拇指外曲面和仿生大拇指内曲面；
[0015]所述仿生大拇指外曲面满足：
[0016]z＝40.24+9.17x+0.35y
‑
6.7x2‑
0.36xy
‑
6.47y2+1.63x3+0.18x2y+2.98xy2，
[0017]其中，
‑
10≤x≤40，
‑
10≤y≤10，R2为0.998；
[0018]所述仿生大拇指内曲面满足：
[0019]z＝1.77+2.87x
‑
11.82y
‑
0.017y2‑
0.006x3‑
0.02x2‑
0.05xy2+0.0002x4+0.001x2y2[0020]其中，
‑
10≤x≤40，
‑
10≤y≤10，R2为0.9814。
[0021]上述方案中，所述仿生食指拨齿具有仿生食指外曲面和仿生食指内曲面；
[0022]仿生食指外曲面满足：
[0023]z＝57.45
‑
0.93x
‑
0.31y+0.031x2+0.093xy+0.0144y2‑
0.0007x3‑
0.0046xy2，
[0024]其中，
‑
10≤x≤45，10≤y≤
‑
10，R2为0.9787；
[0025]仿生食指内曲面满足：
[0026]z＝72.75
‑
2.96x
‑
6.9y+0.11x2+0.325xy+0.85y2‑
0.01x2y
‑
0.02xy2‑
0.05y3+0.001y4[0027]其中，
‑
10≤x≤45，10≤y≤
‑
10，R2为0.99。
[0028]上述方案中，所述仿生中指拨齿具有仿生中指外曲面和仿生中指内曲面；
[0029]仿生中指外曲面满足：
[0030]z＝36.24+2.19x+0.01y
‑
0.056x2‑
0.0007xy
‑
0.245y2‑
0.0005x3+0.0047xy2[0031]其中，
‑
10≤x≤50，
‑
10≤y≤10，R2为0.9987；
[0032]仿生中指内曲面满足：
[0033]z＝31.78+19.78x+0.1372y
‑
4.7本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
其中，
‑
10≤x≤50，
‑
10≤y≤10，R2为0.999。7.根据权利要求1所述的仿生清选轮，其特征在于，所述仿生小拇指拨齿(3
‑5‑
1)具有仿生小拇指外曲面(3
‑5‑1‑
1)和仿生小拇指内曲面(3
‑5‑1‑
2)；仿生小拇指外曲面(3
‑5‑1‑
1)满足：z＝38.02+6.31x
‑
0.006y
‑
7.29x2‑
0.022xy
‑
5.314y2+2.24x3‑
0.005x2+3.55xy2其中，
‑
10≤x≤40，
‑
10≤y≤10，R2为0.9668；仿生小拇指内曲面(3
‑5‑1‑
2)满足：z＝18.1+11.34x+0.103y
‑
3.3x2‑
0.134xy+4.33y2+1.35x3+0.176x2y
‑
3.31xy2其中，
‑
10≤x≤40，
‑
10≤y≤10，R2为0.9972。8.一种辣椒清选分离装置，其特征在于，包括权利要求1
‑
7任意一项所述的仿生清选轮，以及多个第一清选分离辊(3)、第二清选分离辊(5)和传动机构；所述第一清选分离辊(3)和第二清选分离辊(5)平行设置，且依次交替间隔排列；所述第一清选分离辊(3)和第二清选分离辊(5)均分别包括清选辊方轴，所述仿生清选轮安装在清选辊方轴(3
‑
1)上；所述仿生清选轮的仿大拇指清选轮(3
‑
2)、仿食指清选轮(3
‑
3)、仿中指清选轮(3
‑
4)、仿无名指清选轮(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新忠，盛浩然，韩佃雷，杨钧杰，彭国恩，贺继佳，陈永成，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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