2016年,原农业部印发《关于推进马铃薯产业开发的指导意见》指出马铃薯将成为继小麦、水稻和玉米外的另一主粮。我国作为全球最大马铃薯种植地,马铃薯种植面积位于世界第一。现阶段我国北方一作区马铃薯收获基本实现了机械化作业,从小型化马铃薯收获机逐渐过渡至大型马铃薯联合收获机。但是,收获环节中存在的机械损伤现象严重影响了商品马铃薯的品质,大大降低薯农收益,导致购买机具积极性降低,制约了马铃薯产业的发展。马铃薯收获机械损伤主要存在于薯块挖掘、薯土分离、薯秧分离及薯块收集过程中。在薯块收集过程中,马铃薯块茎跌落损伤严重影响了马铃薯的收获品质。减少马铃薯的跌落损伤,对提升马铃薯收获质量具有重要的现实意义。依据生产实际,本课题针对马铃薯跌落损伤开展分析研究,探究马铃薯跌落损伤临界高度;基于马铃薯跌落损伤分析研究结果,进一步对马铃薯联合收获机的输送臂至料斗部分控制系统进行设计与试验研究,以满足马铃薯收获过程降低伤薯率的要求。完成的主要研究内容如下:（1）马铃薯块茎物理特性研究试验以德沃集团试验田种植的“尤金885”、“兴佳3号”和“东农312”马铃薯块茎作为研究对象,试验首先测量马铃薯块茎的物理参数,包括马铃薯块茎的含水率、质量、三轴尺寸。（2）马铃薯块茎损伤评价体系构建为便于评判马铃薯损伤程度,构建了马铃薯块茎损伤评价体系,参考《马铃薯等级规格》^[1]中相关指标,将马铃薯损伤进行分类统计,指标分别为冲击加速度、冲击最大变形量、损伤综合指数;同时引入无量纲化概念,将马铃薯个体损伤情况进行量化,以便于数理统计与分析。（3）马铃薯块茎跌落损伤试验研究设计试验,探究不同碰撞材料、下落高度、含水率以及马铃薯品种等影响因素下的马铃薯块茎跌落损伤情况,找出试验因素与马铃薯块茎跌落损伤特性之间的关系。单因素试验结果表明,三种因素对马铃薯块茎跌落损伤特性影响均极为显著。马铃薯块茎与不同碰撞材料接触时,对指标影响顺序依次为201不锈钢、马铃薯、丁腈橡胶、土块;马铃薯块茎下落高度增加时,相关指标指数均增加;马铃薯块茎含水率增加时,相关指标指数同样增加。而马铃薯品种对马铃薯块茎跌落损伤影响不显著,由方差分析结果可知,碰撞材料、下落高度、含水率对相关指标影响均极其显著。补充试验结果可知,马铃薯与不同的材料发生碰撞时,损伤综合指数从高到低依次为201不锈钢、马铃薯块茎、丁腈橡胶、土块;马铃薯与各个碰撞材料发生严重表皮擦伤的临界高度依次为:201不锈钢350mm、马铃薯块茎350mm、丁腈橡胶450mm、土块550mm。损伤综合指数与下落高度之间呈线性相关,决定系数R ²≥.0974。由中心组合试验结果可知,三个因素对冲击加速度与损伤综合指数评价指标的影响顺序依次为:碰撞材料、下落高度、含水率;三个因素对冲击最大变形量的影响顺序依次为下落高度、碰撞材料、含水率。碰撞材料和下落高度的交互项对损伤综合指数的影响极其显著;碰撞材料和含水率的交互项对损伤综合指数的影响显著;下落高度和含水率的交互项对损伤综合指数的影响不显著。（4）马铃薯联合收获机的输送臂防跌落损伤控制系统设计与样机试验基于得到的马铃薯跌落破损临界高度为设计基础参数,以4UML-180型牵引式马铃薯联合收获机作为机械部分样机,进行输送臂防跌落损伤控制系统的设计。控制系统的核心控制理论参照《智能控制》中的模糊控制理论进行总体设计方案,调平策略为保证输送臂下端与料斗内马铃薯堆垛的距离始终保持270mm±10mm。针对输送臂的运动特点,给出算法的隶属函数、模糊规则以及精确化函数等参量。在系统的硬件开发设计中,首先收集系统的工作环境、工作时间、工作温度以及防水防尘等要素,对系统的控制单元、距离检测单元、输出单元等进行硬件选型;随后根据系统总体设计,确定其他所需电器元件,论述各个子系统的工作原理;系统软件的编程语言为c语言,在设计软件时遵循结构化原则,做好划分功能模块,尽可能减少干扰。（5）样机试验,通过马铃薯收获过程对马铃薯输送臂防跌落损伤装置进行损伤综合指数测定与伤薯率测定,得到损伤综合指数为0.053～0.072,伤薯率为0.197～0.332。