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Análisis biomecánico de ramas para una cosecha vibratoria optimizada

Autores: Pan, Rui; Wan, Ziping; Wu, Mingliang; Lu, Shikui; Tang, Lewei

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 12

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para investigar las propiedades biomecánicas de las ramas bajo dos velocidades de carga dentro de un rango de diámetro específico, se realizaron pruebas de flexión de tres puntos utilizando una máquina universal de ensayos de materiales. Las pruebas se realizaron a velocidades de carga de 10 mm/min y 20 mm/min en ramas con diámetros que van desde 5 mm hasta 40 mm. Este estudio tiene como objetivo proporcionar información sobre el diseño de un gripper manipulador utilizado en una cosechadora vibratoria para frutas. Se probaron cuatro variedades principales para determinar su módulo elástico. Se empleó el método de mínimos cuadrados no lineales, basado en la función tangente hiperbólica, para ajustar las curvas de carga de flexión de las ramas. Este proceso construyó ecuaciones trascendentales de múltiples parámetros que involucran el módulo elástico, el diámetro y la velocidad de carga. Los resultados indicaron que las ramas de las cuatro variedades mostraron diferencias significativas en sus propiedades biomecánicas, con un módulo de elasticidad que varía de 459.01 MPa a 983.33 MPa. Esto sugiere variabilidad en el rendimiento de flexión entre las diferentes variedades. Por ejemplo, las ramas de Huaxin demostraron la mayor rigidez, mientras que las ramas de Huashuo fueron más suaves en general. Para las ecuaciones de ajuste empírico propuestas, cuando el parámetro de ajuste es de 168 +/- 20 y el parámetro es de 3.102 +/- 0.421, la relación de carga de flexión de las ramas puede predecirse con mayor precisión. Este estudio proporciona una base teórica para mejorar la eficiencia de la recolección vibratoria mecanizada y optimizar el diseño del gripper.

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