随着电子计算机技术的发展,智能机器人已经在许多领域得到广泛的应用,国内外对柑橘采摘机器人都进行了研究,但由于柑橘特殊的结构组织,在机器采摘过程中容易受到机器手的损伤。因此,研究柑橘的基本力学特性,可以为采摘机器人的设计以及柑橘的运输、贮藏和加工提供理论依据。通过压缩试验和穿刺试验研究柑橘在不同方向(轴向和径向)和不同部位(横截面和纵截面)上的力学差异性。试验结果表明:柑橘在不同方向上压缩抗力差异性不显著,约为105N,压缩抗力与柑橘果径、重量和破裂处果皮厚度相关性系数较小;柑橘单果在横截面上力学差异性较小,在纵截面上力学差异性显著,其中底部的抗破坏能力最差,因此,在柑橘采摘过程中应尽量避免机器手抓与底部接触;柑橘果实间力学差异性显著。统计分析了柑橘整果的压缩抗力和在测试探头为P2,测试速率为1mm/s条件下的穿刺硬度分布以及测试条件对柑橘力学特性的影响。由于柑橘果实间差异性较大,试验所选取的样本的尺寸范围较广。试验结果表明:当柑橘整果受到的压力小于70N时,柑橘破裂率为0%,压力在80N～120N时,柑橘破裂率为90%;当柑橘受到的穿刺力小于3N时,柑橘穿破率为0%,大部分试验样品的穿刺硬度在4N～8N;测试速率(2mm/s,4mm/s,6mm/s,8mm/s,10mm/s)对柑橘的压缩抗力、穿刺硬度、破裂位移以及穿刺位移影响不显著;测试探头对柑橘穿刺试验结果影响显著,穿刺硬度和穿刺位移随探头直径增大而增大。通过穿刺试验和剪切试验研究柑橘各个部位果皮的力学特性以及果肉的穿刺硬度,得出柑橘果皮的上部、中部和下部穿刺硬度差异性不显著,在5N～6N;不同方向上(横向和纵向)果皮的剪切应力差异性不明显;外部果皮的剪切应力大于内部,外部果皮上、中、下部的平均剪切应力为2794Pa、2778Pa和2431Pa,内部为2073Pa、1981Pa和1607Pa;柑橘果肉的穿刺硬度较小,约为1N;在柑橘与果梗拉伸试验中,柑橘果皮极易破坏,为防止果实破坏,拉力不宜超过17.5N。通过压缩试验和穿刺试验研究不同成熟度和不同品种(产地)柑橘的力学特性变化趋势,试验结果表明:随着柑橘成熟度的增加,压缩抗力和穿刺硬度均呈下降趋势,前期下降趋势较快,后期缓慢;浙江、上海、镇江三地柑橘的力学特性差异性不明显,在机器设计中可参考镇江柑橘的力学特性,橙子的压缩抗力和穿刺硬度最大,蜜橘最小。在常温、自然状态和冷藏三种贮藏条件下研究柑橘贮藏期品质变化,试验结果表明:失重率随着贮藏时间的增加而增大;Vc含量成下降趋势;可溶性固形物含量先升后降;力学特性变化较复杂:常温和自然状态下穿刺硬度先增大后减小,而冷藏状态下柑橘的力学特性在前30天变化较小,后期逐渐增大。