铲式挖掘部件作为典型触土部件之一,存在工作阻力过大,土壤粘附严重的问题,导致工作效率降低,使用寿命缩短,同时也造成了巨大的能源与环境污染,不利于农业机械化的发展。传统解决方法如改进结构、增加振动装置以及涂敷材料等,存在着额外功耗增加、机构冗余复杂或表面涂层耐磨性差等问题。生物经过亿万年的进化,已经良好的适应了自然环境,通过学习模仿其身体结构及体表形态,可以实现铲式挖掘部件的减阻脱附,对于农业机械节能增效以及提高工作质量具有重要意义。本文以穿山甲作为仿生原型,进行了铲式挖掘部件减阻脱附的研究,具体内容如下:（1）研究了穿山甲爪趾轮廓结构及鳞片表面形貌。利用Auto CAD及Creo 7.0软件提取了爪趾内外侧轮廓曲线,经拟合得到轮廓方程,建立了有无内侧凸棱结构的两类爪趾模型。利用EDEM离散元软件建立了试验土槽,对土壤颗粒、几何体基本参数以及接触模型等进行了设置,通过对比两类爪趾模型在不同挖掘深度下所受挖掘阻力,分析了爪趾内侧凸棱结构的减阻性能;观察了鳞片表面的非光滑特征结构,利用MATLAB将鳞片图像灰度化处理,进一步提取并研究了鳞片灰度图像的灰度值分布统计规律,结果表明鳞片表面具备分形特征,其所具有的疏水性能也有助于实现减阻脱附。（2）基于穿山甲爪趾内外侧轮廓拟合方程,设计了铲式挖掘部件的仿生曲面,通过分析铲式挖掘部件在土壤中的受力情况,确定了入土角等参数。采用正交试验在上铲面设计了不同参数组合的仿生凸棱结构,通过在EDEM离散元软件中测试对比各类挖掘铲的工作阻力,得到了最优参数仿生铲式部件。利用3D打印技术加工出最优参数仿生铲式部件及普通铲式部件,在室内土槽中测试对比了工作阻力,结果表明仿生铲式部件稳定工作阶段减阻率为16.5%,仿生设计有效降低了铲式挖掘部件的工作阻力。（3）基于穿山甲鳞片分形结构和疏水性能,利用激光打标机在65Mn表面构筑了类似微观结构,经硬脂酸修饰后制备了具有超疏水性能的抗土壤粘附表面。采用正交试验研究了不同激光加工参数对制备样品表面润湿性的影响,利用极差分析确定了激光加工各参数的优水平,研究了样品表面形貌和化学成分对润湿性的影响,利用拉开法测定了样品表面的土壤粘附力。（4）研究了制备样品表面的分形特征,采用盒维数法计算样品表面的分形维数,通过改变激光加工参数对分形维数与样品表面润湿性间的关系进行了研究。利用线性耐磨试验测试了样品表面的机械稳定性,通过观察磨损前后样品表面形貌并计算对应分形维数,分析了样品表面分形结构对其机械稳定性的影响。