荔枝作为亚热带特色水果之一,广泛种植于我国华南地区且集中分布在广东、广西、福建等省。随着农艺水平提高和荔枝产业有力支持,我国荔枝年产量高达百万吨。但目前采收作业仍以人工采收为主,劳动强度大且作业成本高。近年来,农村劳动力加速向城镇转移,亟待研发合适的荔枝采收设备投入生产,保证果品质量同时提高生产效率。因此,本文针对现有自走式采摘机的不足对梳摆式荔枝采摘机进行改进同时对柔性采收技术开展有关研究,主要研究内容如下:1)根据客观作业条件和实际采收作业要求,改进设计梳摆式荔枝采摘机,确定主要组成系统。针对底盘不同受力分布情况,简化设计实现车身整体减重。对角度调节机构、收集机构进行具体结构设计,完成装配并确定具体工作方式。2)利用Solid Works对各功能系统进行设计装配,确定设计方案。试制物理样机并开展性能试验。分别测定最大行驶速度、最小转弯半径、最大升降速度,评价行驶稳定性能和跨越障碍能力。试验表明,样机能满足客观作业要求且在实际作业过程中有良好的工作性能。3)基于离散单元法理论,通过EDEM软件对荔枝果实机械采收过程进行模拟。建立果实物理模型和采收机几何体模型,确定果实与主要接触部件的接触方式。根据荔枝果实实际分布情况,利用颗粒工厂模拟等效果实在果树上的分布。根据不同高度和分布区域模拟采收过程,获得果实动能随时间变化趋势、果实能量数量分布关系。果实模拟采收和损伤评价试验表明,优选工作参数下收集装置承接率为94.10%,损伤率为14.85%。4)基于有限元分析理论,通过ANSYS软件对收集装置主要组成单元进行力学特性分析和尺寸优化。参照杆件初始尺寸建立有限元模型,根据动态载荷特点,通过改变杆件宽度和厚度对可展单元进行共振分析,确定杆件宽度和厚度是影响结构固有频率和刚度的主要因素。计算荔枝果实最大碰撞力,对可展单元进行静力学分析,得到收集装置在最大碰撞力下的应力分布情况和变形位移。5)通过响应曲面优化分析,获得优化设计点与最大应力值、最大应变量、最大变形位移及杆件质量的关系。确定杆件最优参数组合为宽度W=21mm,厚度T=21mm。在优选尺寸下,收集装置能满足硬度、刚度和稳定性要求,且整体质量减轻2.5608kg。