趙佳樂(lè) 郭明卓 路云 黃東巖 莊健

摘 要：針對(duì)中國(guó)東北地區(qū)春季免耕播種作業(yè)存在玉米根茬破除效率低、切割作業(yè)扭矩大和功耗高等技術(shù)難題，該文以蝗蟲(chóng)口器結(jié)構(gòu)（多段階梯鋸齒狀）和運(yùn)動(dòng)方式（雙上顎異向等速咬合）為仿生原型，設(shè)計(jì)一種可實(shí)現(xiàn)高效破茬作業(yè)的耦合仿生破茬裝置。該文通過(guò)仿生構(gòu)建、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、理論分析、參數(shù)優(yōu)化、Arduino系統(tǒng)和智能控制等方法設(shè)計(jì)了行星齒輪變速機(jī)構(gòu)和智能速度控制系統(tǒng)等關(guān)鍵部件，其中仿生破茬刀片可還原蝗蟲(chóng)口器多段階梯鋸齒狀結(jié)構(gòu)，行星齒輪變速機(jī)構(gòu)和智能速度控制系統(tǒng)組成仿生驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可模擬出雙上顎異向等速咬合運(yùn)動(dòng)方式，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)方式與形態(tài)結(jié)構(gòu)的耦合仿生。對(duì)比試驗(yàn)分析表明，仿蝗蟲(chóng)口器破茬裝置可降低切割作業(yè)扭矩26.6%-31.6%，降低作業(yè)功耗21.9%-26.1%。該文工作驗(yàn)證了耦合仿生方法可以顯著提高破茬效率，為免耕播種機(jī)的破茬裝置設(shè)計(jì)提供了技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：仿生，蝗蟲(chóng)口器，切割裝置，玉米根茬

DOI： 10.25165/j.ijabe.20201301.5031

引用信息： Zhao J L， Guo M Z， Lu Y， Huang D Y， Zhuang J. ?Design of bionic locust mouthparts stubble cutting device. ?Int J Agric & Biol Eng， 2020; 13（1）： 20–28.