多年生苜蓿地切根補(bǔ)播機(jī)低阻松土鏟設(shè)計與試驗

馬文鵬 尤 泳 王德成 胡佳寧 郇曉龍 祝 露

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院， 北京 100083； 2.石家莊鑫農(nóng)機(jī)械有限公司， 石家莊 052460)

0 引言

中國苜蓿種植面積約1.33×106hm2，占全國人工草地面積的78.5%。隨著商品經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)市場對苜蓿的需求量仍在不斷增加[1-3]。目前，制約苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素主要有：①由于長期進(jìn)行機(jī)械化收獲作業(yè)，機(jī)具反復(fù)壓實土壤，增大了土壤容重和堅實度、降低了土壤飽和導(dǎo)水率，打破了苜蓿根土系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，進(jìn)而影響苜蓿生長[4]。②5年生苜蓿根系可超過7 m，在干旱脅迫下，苜蓿的根系和莖稈均生長緩慢，莖稈受到的影響較大，冗雜粗壯的根系影響地表莖葉的生長發(fā)育，從而影響苜蓿產(chǎn)量[5]。③長期單一化的種植模式導(dǎo)致多年生苜蓿地土壤肥力下降、生物多樣性消失，使產(chǎn)量下降[6]。研究表明，對多年生苜蓿地進(jìn)行機(jī)械化松土、切根、施肥以及補(bǔ)播禾本科牧草種子，可有效提高土壤含水率、增強(qiáng)土壤肥力、改善生物多樣性，進(jìn)而提高牧草產(chǎn)量[7-9]。松土、切根和開溝是苜蓿機(jī)械化改良作業(yè)的重要環(huán)節(jié)，其作業(yè)質(zhì)量直接影響出苗率以及株高等指標(biāo)。因此，提升切根松土部件的作業(yè)性能對于提高苜蓿地機(jī)械化改良效果具有重要意義。

目前，草地改良中多采用圓弧形深松鏟或直立式深松鏟進(jìn)行松土作業(yè)，存在阻力大、能耗高、松土后形成的溝槽過大及地表不平等問題。因此，降低松土作業(yè)阻力和能耗、減小溝槽寬度、提高地表平整度是推廣草地改良技術(shù)的關(guān)鍵[10-12]。常見的松土鏟減阻方式有振動減阻和仿生減阻[13-16]。振動減阻是機(jī)具在前進(jìn)的同時帶動深松鏟前后振動，以達(dá)到降低牽引阻力的目的，但驅(qū)動振動源需要消耗動力，故能耗增加，且土壤擾動量較大。仿生減阻是參考土壤洞穴生物的形態(tài)和體表特征，對松土鏟的結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行仿生優(yōu)化，目前該方式已廣泛應(yīng)用于各類觸土部件的減阻設(shè)計中[17-18]。

為解決苜蓿復(fù)式補(bǔ)播機(jī)松土鏟水平阻力大、土壤擾動大等問題，本文利用逆向工程技術(shù)獲取食蟻獸爪趾外表面三維點云，提取其側(cè)剖面輪廓曲線，建立擬合曲線數(shù)學(xué)模型，設(shè)計仿食蟻獸爪趾曲線型松土鏟柄?；诙嗄晟斯ぼ俎５氐耐寥牢锢硖匦?，運用離散元法對松土鏟柄水平阻力及土壤擾動情況進(jìn)行仿真分析，探究其減阻機(jī)理。以水平阻力和土壤擾動寬度為試驗指標(biāo)，采用響應(yīng)面分析法(RSM)建立鏟翼結(jié)構(gòu)參數(shù)與各指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)模型，利用粒子群優(yōu)化算法(PSO)進(jìn)行多目標(biāo)尋優(yōu)計算，獲取最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合，并進(jìn)行大田驗證試驗。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與松土鏟設(shè)計

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

基于多年生苜蓿地改良工藝要求，設(shè)計了一種多年生苜蓿地改良多用機(jī)械，其主要由氣力式集排系統(tǒng)、自激振式切根松土鏟以及智能電控系統(tǒng)組成，可一次性完成松土、切根、施肥、補(bǔ)播禾本科種子等作業(yè)，如圖1所示。

工作時，整機(jī)由拖拉機(jī)牽引向前運動，雙翼式切根松土鏟對苜蓿行間土壤進(jìn)行擾動，在進(jìn)行松土作業(yè)提高土壤透氣性的同時，可有效切斷苜蓿根莖，促進(jìn)苜蓿地表莖葉的生長；兩套氣力式集排系統(tǒng)，可實現(xiàn)禾本科牧草種子的套種以及側(cè)深位施肥，合理提高地上空間利用率，使根系發(fā)育達(dá)到最佳狀態(tài)，進(jìn)而提高牧草年總產(chǎn)量；由旋轉(zhuǎn)編碼器和PLC等組成的智能電控系統(tǒng)，可對種子和肥料的排量進(jìn)行實時調(diào)控，保證其精確性和均勻性。

1.2 仿食蟻獸爪趾的低阻切根松土鏟設(shè)計

食蟻獸極善于挖土，掘進(jìn)速度快，通過觀察發(fā)現(xiàn)，其在挖掘土壤過程中，爪趾的運動方式同松土鏟相似，即以水平運動為主，通過爪趾的移動切碎土壤。因此，以食蟻獸爪趾作為研究對象，將其輪廓特征應(yīng)用于松土鏟鏟柄的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中。

為精準(zhǔn)擬合食蟻獸爪趾特征，基于逆向工程理論[19]，利用Reeyee 5M型藍(lán)光3D掃描儀對食蟻獸爪趾進(jìn)行掃描。在掃描創(chuàng)建網(wǎng)格階段，對獲取的點云數(shù)據(jù)一次性進(jìn)行采樣、平滑和雜點消除處理，使得點云得到優(yōu)化進(jìn)而得到更高質(zhì)量的點云數(shù)據(jù)[11],對建云模型進(jìn)行封裝和填孔得到食蟻獸爪趾三維模型，如圖2所示。

為確定食蟻獸爪趾內(nèi)外側(cè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用計算機(jī)視覺技術(shù)提取爪趾模型截面外緣輪廓[20]?；贛atlab 軟件設(shè)計了計算機(jī)程序，用于提取外緣輪廓的二維點云，總體步驟為：獲取食蟻獸爪趾模型截面數(shù)字圖像，將數(shù)字圖像做噪點降低和干擾減小的處理，然后設(shè)定閾值并檢測爪趾外緣輪廓點，最后將各點的x和y坐標(biāo)數(shù)據(jù)儲存到計算機(jī)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行曲線擬合，為了觀察擬合曲線在不同位置處與原始點云的誤差，對所擬合的曲線進(jìn)行殘差分析，結(jié)果如圖3和圖4所示，從分段曲線擬合方程中可以看出，模型決定系數(shù)R2均大于0.99，擬合度極高。

基于食蟻獸爪趾輪廓內(nèi)外側(cè)曲線數(shù)學(xué)模型，建立仿生深松鏟柄三維模型，并進(jìn)行等比放大，為保證其工作適應(yīng)性，根據(jù)苜蓿根莖生長特性以及標(biāo)準(zhǔn)輕型深松鏟柄參數(shù)[21]，設(shè)置放大倍數(shù)為4倍，松土鏟總體高度為500 mm，鏟尖入土角為20°，鏟柄寬度為18 mm。切根松土鏟主要由仿生松土鏟柄、鏟尖以及鏟翼組成，如圖5所示。其中仿生松土鏟柄和鏟尖主要完成松土、開溝作業(yè)，鏟翼主要完成橫向切根作業(yè)。

2 仿真試驗

利用EDEM軟件建立觸土部件-土壤相互作用離散元模型，以水平阻力和土壤擾動面積為主要評價指標(biāo)，在不同作業(yè)條件下對無翼仿生松土鏟和輕型標(biāo)準(zhǔn)深松鏟工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬，旨在進(jìn)一步探究仿生松土鏟減阻機(jī)理，驗證基于食蟻獸爪趾的仿生設(shè)計科學(xué)性。

2.1 離散元模型建立

多年生人工苜蓿地土壤為沙壤土，考慮顆粒間水分對土顆粒流動特性的影響，將線性內(nèi)聚力模型(Liner cohesion model，LCM)整合到延遲彈性模型(Hysteretic spring contact model，HSCM)中作為土壤顆粒之間的接觸模型，土壤于松土鏟之間的接觸模型設(shè)定為Hert-Mindlin(no slip)模型[22]。通過篩分法得出75%的土壤顆粒尺寸介于0.25～5 mm，其余25%小于等于0.25 mm，為將仿真時間控制在一個合理的范圍內(nèi)，將土壤顆粒模型設(shè)置成粒徑2.5 mm的球形顆粒，土壤顆粒尺寸分布為0.5～1.5倍。利用蠟封法測量土壤密度為2 500 kg/m3。此外，通過文獻(xiàn)[23-25]可知，土壤顆粒泊松比為0.3，土壤剪切模量為1 MPa，土壤顆粒阻尼系數(shù)為0.95，土壤顆粒剛度系數(shù)為0.05，松土鏟材料泊松比為0.3，松土鏟材料密度為7 865 kg/m3，松土鏟材料剪切模量為7.9×1010Pa，土壤-深松鏟間碰撞恢復(fù)系數(shù)0.3，土壤-深松鏟間動摩擦因數(shù)0.05，土壤-深松鏟間靜摩擦因數(shù)0.5。

由于長期的機(jī)具壓實作業(yè)，多年生人工苜蓿地的耕作層下存在一層緊實的犁底層，因此需將土槽模型設(shè)置為3層，即耕作層、犁底層和心土層。經(jīng)試驗測得耕作層、犁底層和心土層土壤顆粒實際堆積角分別為36.58°、41.13°和35.29°。土壤顆粒間的微觀接觸參數(shù)不易獲取，因此為確保數(shù)值模擬準(zhǔn)確性，以土壤顆粒間靜摩擦因數(shù)、土壤顆粒間滾動摩擦因數(shù)和顆粒間粘聚能量密度為試驗因素，以土壤模擬堆積角為試驗指標(biāo)，進(jìn)行3組三因素四水平正交模擬試驗，分別對3層土壤顆粒模型參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。以耕作層土壤顆粒模型參數(shù)標(biāo)定過程為例，其試驗因素水平如表1所示，各因素上下限水平由前期大量單因素試驗確定。分別在不同參數(shù)組合條件下建立土壤顆粒接觸模型，設(shè)置時間步長為 1×10-5s，在一個圓柱體內(nèi)生成土壤顆粒，完畢后撤掉圓柱體，讓顆粒自然下落堆積形成土堆，如圖6所示。為減少人為測量導(dǎo)致的誤差，利用 Matlab 軟件對采集到的堆積角圖像依次進(jìn)行去噪處理、灰度處理以及二值化處理，獲取土堆邊界點，其連線即種堆邊界曲線，最后采用最小二乘法對曲線進(jìn)行擬合，得到一條直線，直線的斜率即土壤顆粒的模擬堆積角，如圖7所示，每組試驗重復(fù)5次取平均值測量并記錄堆積角，結(jié)果如表2所示，表中A、B、C為因素水平值。對試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析，如表3所示，可知各試驗因素對模擬堆積角均有顯著影響。根據(jù)表2中的極差分析結(jié)果，確定A3B3C4為最優(yōu)組合，即顆粒間摩擦因數(shù)0.35，顆粒間滾動摩擦因數(shù)0.18，顆粒間粘聚能量密度6 654 J/cm3，在此條件下模擬堆積角為36.17°，與實際堆積角之間誤差為1.12%，滿足數(shù)值模擬精度要求。犁底層和心土層土壤顆粒模型參數(shù)標(biāo)定方法與耕作層相同，最終標(biāo)定結(jié)果如表4所示。

表1 試驗因素與水平Tab.1 Experimental factors and levels

表2 試驗方案與結(jié)果Tab.2 Test design scheme and results

表3 試驗方差分析Tab.3 Variance analysis of test

經(jīng)測量，土壤耕作層厚度在150 mm左右，犁底層平均厚度約為120 mm，基于土壤顆粒模型本征及接觸參數(shù)，建立700 mm×400 mm×350 mm虛擬土槽，土壤顆?？倲?shù)量為916 402個。將無翼松土鏟幾何模型導(dǎo)入EDEM中，松土鏟-土壤相互作用模型如圖8所示。為便于觀測松土鏟對土層擾動的影響情況，在土槽模型中每隔25 mm設(shè)置一層厚度為5 mm的標(biāo)示層，共11層，分別為h1～h11，其中h1～h5位于耕作層，h6～h9位于犁底層，h10和h11位于心土層，如圖9所示。

2.2 仿真結(jié)果及分析

為檢驗仿生鏟減阻效果，利用松土鏟-土壤相互作用模型，分別對仿生鏟柄和輕型國標(biāo)深松鏟柄的耕作過程進(jìn)行數(shù)值模擬。設(shè)置深松鏟作業(yè)速度為0.83、1.39 m/s，耕深250、320 mm。松土鏟水平阻力曲線如圖10所示。

由圖10可知，仿生松土鏟柄水平阻力仿真值整體上小于輕型標(biāo)準(zhǔn)深松鏟。隨著松土鏟從右側(cè)進(jìn)入土槽模型，其水平阻力從0開始逐漸增大，計算松土鏟完全入土后的水平阻力平均值，結(jié)果如表5所示。4種作業(yè)條件下，仿生鏟減阻率分別為7.51%、7.36%、6.91%和6.67%。

表5 仿生松土鏟與輕型標(biāo)準(zhǔn)深松鏟水平阻力仿真結(jié)果Tab.5 Simulation results of tillage resistance of bionic soil shovel and light soil shovel

為探究兩種松土鏟作業(yè)時土壤顆粒的運動特性，對耕深320 mm、作業(yè)速度1.39 m/s條件下的仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，圖11為0.4 s時土壤運動速度大小及方向分布狀態(tài)。由圖11a、11c可知，相較于標(biāo)準(zhǔn)深松鏟，仿生松土鏟作業(yè)時對土壤顆粒的沖擊較小(圖11a中紅色顆粒較少)，其中耕作層和心土層對比較為明顯，這是由于仿生鏟特殊的曲線結(jié)構(gòu)使其運動方向僅能在極小范圍內(nèi)與鏟柄刃口垂直，使刃口處于垂直砍切狀態(tài)，而其余大部分刃口與水平方向夾角小于90°，使其對土壤起到滑切作用，有效減小了土壤運動速度和水平阻力。由圖11b、11d可知，標(biāo)準(zhǔn)鏟作業(yè)時，犁底層、心土層土壤顆粒沿鏟柄鏟尖垂直方向運動，耕作層土壤在下層土壤抬升以及鏟柄垂直段的切削、擠壓作用下向前、向上運動；仿生松土鏟作業(yè)時，在鏟柄的下壓作用下，耕作層土壤顆粒向前、向下運動，鏟柄起壟高度較低，不僅降低了耕作層、犁底層和心土層土壤的混合量，達(dá)到了不擾亂土層的效果，還減小了一部分由于土壤堆積引起的水平阻力。

為探究兩種松土鏟作業(yè)時的土壤擾動情況，對耕深320 mm、作業(yè)速度1.39 m/s條件下的仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，圖12為松土鏟作業(yè)后標(biāo)示層土壤顆粒分布情況。由圖可知，在相同的作業(yè)條件下，標(biāo)準(zhǔn)深松鏟作業(yè)后土壤擾動面積和溝槽寬度大于仿生松土鏟。在心土層和犁底層(-330～-150 mm)，仿生鏟和標(biāo)準(zhǔn)鏟對土壤擾動影響基本相同，但在耕作層(-150～0 mm)，標(biāo)準(zhǔn)鏟作業(yè)后的土壤提升高度和土壤擾動量明顯大于仿生鏟。因此仿生鏟具有較好的低擾動特性，有利于保水保墑。

3 田間試驗

為驗證仿生松土鏟減阻效果以及松土鏟-土壤離散元模型準(zhǔn)確性，以松土鏟水平阻力為評價指標(biāo)，于2020年6月在河北省石家莊市北蘇村農(nóng)田進(jìn)行試驗。試驗地土壤為沙壤土，含水率為12.3%，堅實度為45.9 kg/cm2。試驗裝置主要由機(jī)架、地輪、松土鏟以及測力系統(tǒng)組成，拉力傳感器型號為DYLY-101，量程50 kN，如圖13所示。試驗裝置前進(jìn)速度和耕深同仿真試驗相同，拉力傳感器采樣頻率10 Hz，待工作穩(wěn)定后采集數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖14所示。

由于松土鏟在草地土層中移動作業(yè)時，受到來自土層的水平方向作用力并不是均布力，會隨著松土鏟的形狀和作業(yè)深度變化，因此為便于比較不同松土鏟在作業(yè)時受到的阻力情況，試驗過程中以采集傳感器受力的方式來對不同松土鏟作業(yè)過程中的受力情況進(jìn)行分析，通過比較傳感器的受力情況來間接反映松土鏟在土層中作業(yè)過程中受力情況[26]，不同工作條件下傳感器拉力測量值(平均水平阻力)見表6。由表6可知， 4 種條件下，與輕型標(biāo)準(zhǔn)深松鏟相比無翼式仿生松土鏟的水平阻力分別降低8.11%、7.80%、7.33%和7.31%。結(jié)果表明，基于食蟻獸爪趾的仿生松土鏟具有減阻的效果，平均減阻7.64%。田間試驗測得的仿生鏟減阻率與仿真試驗結(jié)果相比，誤差小于9%，如表6所示。

表6 仿生松土鏟與輕型深松鏟水平阻力田間試驗結(jié)果Tab.6 Field test results of tillage resistance of bionic soil shovel and light soil shovel

為進(jìn)一步研究仿生松土鏟和輕型標(biāo)準(zhǔn)深松鏟在進(jìn)行松土開溝作業(yè)時對草地土層的擾動情況，設(shè)計并制作了草地土層擾動截面輪廓測定裝置，垂直方向測量范圍為-200～200 mm，水平方向測量范圍為-250～250 mm，如圖15所示。通過該裝置測定松土鏟作業(yè)后草地地上和地下的擾動輪廓坐標(biāo)參數(shù)，基于坐標(biāo)參數(shù)繪制擾動截面輪廓，并計算土壤壟起面積，如圖16所示。在不同作業(yè)速度和耕深條件下測定兩種松土鏟的土壤壟起面積，每組試驗重復(fù)3次取平均值。結(jié)果表明，仿生松土鏟和輕型標(biāo)準(zhǔn)深松鏟的土壤壟起面積為6 874.5、8 653.9 mm2，仿生松土鏟擾動量比標(biāo)準(zhǔn)鏟減少20.26%。

4 松土鏟鏟翼結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

鏟翼傾角α和鏟翼開角β對切根松土鏟水平阻力及土壤擾動性影響顯著[11]，為提高切根松土鏟工作性能，通過松土鏟田間實際作業(yè)試驗建立鏟翼各結(jié)構(gòu)參數(shù)影響松土性能的數(shù)學(xué)模型[27]，并利用粒子群優(yōu)化(PSO)算法對模型進(jìn)行求解計算，以獲取最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。

制作不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙翼式仿生松土鏟，分別安裝于圖17中的試驗裝置上進(jìn)行田間松土試驗，記錄傳感器拉力測量值以及松土鏟作業(yè)后的溝槽寬度。在耕作深度250 mm、作業(yè)速度0.83 m/s的條件下，以鏟翼傾角α和鏟翼開角β為試驗因素，以傳感器拉力測量值Y1和溝槽寬度Y2為試驗指標(biāo)，進(jìn)行二因素五水平旋轉(zhuǎn)正交組合試驗，試驗因素編碼如表7所示，試驗方案與試驗結(jié)果如表8所示。

表7 田間試驗因素編碼Tab.7 Field test factors and codes

表8 試驗方案與結(jié)果Tab.8 Test scheme and results

通過試驗以及對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到各因素對傳感器拉力測量值和溝槽寬度影響的回歸模型

Y1=71.488 70-0.531 51α-0.985 72β+
2.701 02×10-3αβ+5.491 52×10-3α2+
3.946 38×10-3β2

(1)

Y2=-84.025 68-8.990 97α+3.712 29β+
0.206 63αβ-0.166 74α2-0.031 685β2

(2)

鏟翼開角、鏟翼傾角對傳感器拉力測量值和溝槽寬度影響的響應(yīng)曲面如圖18所示。由圖18a可知，當(dāng)鏟翼傾角一定時，隨著鏟翼開角的增大，傳感器拉力測量值先減小后增大；當(dāng)鏟翼開角一定時，隨著鏟翼傾角的增大，傳感器拉力測量值增大。由圖18b可知，當(dāng)鏟翼傾角一定時，隨著鏟翼開角的增大，溝槽寬度增大；當(dāng)鏟翼開角一定時，隨著鏟翼傾角的增大，溝槽寬度增大。

本文以傳感器拉力測量值最小和溝槽寬度最小為優(yōu)化目標(biāo)，以鏟翼開角和鏟翼傾角為優(yōu)化對象進(jìn)行研究。在正交試驗的基礎(chǔ)上，確定鏟翼傾角范圍為20°～40°，鏟翼開角范圍為100°～140°。因此，優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)為

(3)

用PSO算法[28-29]求解優(yōu)化模型得到的帕累托解集如圖19所示。橫坐標(biāo)表示Y1，縱坐標(biāo)表示Y2。在兼顧傳感器拉力測量值和溝槽寬度的原則下，選取傳感器拉力測量值為8.679 kN，溝槽寬度為144.2 mm,此時鏟翼傾角為20°，鏟翼開角為105.6°。

為驗證粒子群優(yōu)化算法的準(zhǔn)確性，在耕作深度250 mm、作業(yè)速度0.83 m/s、鏟翼傾角20°、鏟翼開角105.6°的條件下，進(jìn)行仿生切根松土鏟田間作業(yè)試驗。結(jié)果表明，傳感器拉力測量值為9.086 kN，溝槽寬度為152.7 mm，與預(yù)測值相對誤差分別為4.48%和5.57%，基于RSM和PSO的多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化方法具有科學(xué)性和可行性。

5 結(jié)論

(1)基于逆向工程技術(shù)建立了食蟻獸爪趾三維模型。采用計算機(jī)視覺技術(shù)提取爪趾模型截面外緣輪廓，并進(jìn)行曲線擬合，對其進(jìn)行殘差分析，結(jié)果表明，爪趾輪廓曲線模型決定系數(shù)R2大于0.99，擬合度極高。

(2)利用EDEM軟件建立了觸土部件-土壤相互作用離散元模型，對無翼仿生松土鏟和輕型標(biāo)準(zhǔn)深松鏟工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬，并進(jìn)行大田驗證試驗。結(jié)果表明，仿生鏟平均減阻率為7.64%，仿真值與實測值誤差小于9%，所建立的離散元模型精準(zhǔn)性較高。仿生松土鏟擾動量比標(biāo)準(zhǔn)鏟減少20.26%。

(3)以鏟翼傾角和鏟翼開角為試驗因素，以傳感器拉力測量值和溝槽寬度為試驗指標(biāo)，進(jìn)行二因素五水平旋轉(zhuǎn)正交組合試驗，建立了因素與指標(biāo)之間的回歸數(shù)學(xué)模型。以傳感器拉力測量值最小和溝槽寬度最小為優(yōu)化目標(biāo)，以鏟翼傾角和鏟翼開角為優(yōu)化對象，采用PSO算法獲取Pareto最優(yōu)解集，選取傳感器拉力測量值為8.679 kN，溝槽寬度為144.2 mm，此時鏟翼傾角為20°，鏟翼開角為105.6°。

(4)在鏟翼傾角為20°及鏟翼開角為105.6°的條件下，進(jìn)行仿生切根松土鏟田間作業(yè)試驗。結(jié)果表明，傳感器拉力測量值為9.086 kN，溝槽寬度為152.7 mm，與預(yù)測值相對誤差分別為4.48%和5.57%，說明基于RSM和PSO的多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化方法具有科學(xué)性和可行性。