近日，工学院徐道春教授课题组在核桃采摘领域取得重要进展，相关成果以“Fracture type and excitation and detachment forces of Chinese walnuts under dynamic conditions in vibration harvesting”为题，发表于农林科学领域一区TOP期刊《Biosystems Engineering》（五年平均影响因子5.20）。

脱落力是摇振采收过程的重要参数，影响着采收工艺参数的选择，也是采摘机的关键设计依据。目前研究常采用力传感器拉断树上的果实来测定脱落力，或者摘下带柄的果实，拉断果柄来测定脱落力，然而此时测到的是静态脱离力；摇振采摘过程中，果实脱落是动态的，存在往复运动，此时脱落力是瞬态脱落力，也是真实脱落力。本文采用高速摄像方法（如图1），获取脱落过程的运动轨迹，运动轨迹中的位移对时间求导则可以得到速度，速度对时间求导则可以得到加速度，脱落瞬间的加速度乘以果实质量就是瞬态脱落力，瞬态脱落力的获取是本文的主要贡献。

图1 核桃摇振采摘过程的高速摄像实验

高速摄像可以准确地记录果实摇振采摘的运动轨迹、脱落过程的具体姿态，经研究发现，果实的运动轨迹为椭圆形，类似于巴旦木的形状，脱落点一般位于椭圆形的上端点；核桃的断裂形态为折断，不是拉断和扭断。

工学院本科生刘长屹为论文第一作者，徐道春教授为通讯作者。

本研究得到国家重点研发计划子课题（2019YFD1002401）的资助和北京林业大学优秀毕业设计的奖励。

图2 高速影像下核桃的脱落过程

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2024.12.005