一種新型混合驅動花卉盆栽機構設計與試驗研究

趙雄 張笑舒 吳慶沛 代麗 陳建能

摘 要：為了使得花卉盤栽機械結構輕簡、控制方便、實現取栽一體化，該文對以五桿機構為載體的混合驅動并聯機構進行研究。根據花卉移栽作業的農藝要求，設計出盆栽作業中有利于實現取苗和植苗的 “尖嘴形”工作軌跡，通過移栽軌跡建立機構參數求解的數學模型，并將五桿機構拆解為兩個桿組，基于遺傳算法和基于Pareto排序的NSGA-II優化算法分兩個步驟進行優化，最終優化出機構參數，與同類設計相比，機構移栽軌跡高、機構尺寸小、結構緊湊、實時可控電機角加速度波動小、換向次數少、運動精度高。基于優化得到機構參數建立機構的三維模型，通過Adams虛擬仿真驗證了模型設計的正確性，在此基礎之上試制了樣機，采用stm32單片機通過DDA運動插補算法擬合兩原動件的角位移函數曲線，實現兩臺電機的同步聯動運動控制，最后開展了樣機移栽實驗，試驗中取苗成功率為90%-93.4%，盆栽成功率為80.5%-86.9%，表明了機構能夠在花卉移栽中實現取栽一體化工作。

關鍵詞：混合驅動;機構優化;取栽一體化;同步運動控制

DOI： 10.25165/j.ijabe.20201302.5187

引用信息： Zhao X， Zhang X S， Wu Q P， Dai L， Chen J N. ?Research and experiment of a novel flower transplanting device using hybrid-driven mechanism. ?Int J Agric & Biol Eng， 2020; 13（2）： 92–100.