一种新型混合驱动花卉盆栽机构设计与试验研究

赵雄 张笑舒 吴庆沛 代丽 陈建能

摘 要：为了使得花卉盘栽机械结构轻简、控制方便、实现取栽一体化，该文对以五杆机构为载体的混合驱动并联机构进行研究。根据花卉移栽作业的农艺要求，设计出盆栽作业中有利于实现取苗和植苗的 “尖嘴形”工作轨迹，通过移栽轨迹建立机构参数求解的数学模型，并将五杆机构拆解为两个杆组，基于遗传算法和基于Pareto排序的NSGA-II优化算法分两个步骤进行优化，最终优化出机构参数，与同类设计相比，机构移栽轨迹高、机构尺寸小、结构紧凑、实时可控电机角加速度波动小、换向次数少、运动精度高。基于优化得到机构参数建立机构的三维模型，通过Adams虚拟仿真验证了模型设计的正确性，在此基础之上试制了样机，采用stm32单片机通过DDA运动插补算法拟合两原动件的角位移函数曲线，实现两台电机的同步联动运动控制，最后开展了样机移栽实验，试验中取苗成功率为90%-93.4%，盆栽成功率为80.5%-86.9%，表明了機构能够在花卉移栽中实现取栽一体化工作。

关键词：混合驱动;机构优化;取栽一体化;同步运动控制

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.