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行星轮系水稻钵苗移栽机构正反求设计方法研究
被引量：
17
1
作者
吴国环
俞高红
+1 位作者
叶秉良
俞亚新
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期85-93,102,共10页
为了解决现有行星轮系水稻钵苗移栽机构较难同时具备理想的移栽轨迹和姿态的问题,提出了正向设计与局部轨迹微调的反求设计相结合的设计方法。以非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构的设计为例,阐述该方法的实现过程。建立行星轮系水稻钵...
为了解决现有行星轮系水稻钵苗移栽机构较难同时具备理想的移栽轨迹和姿态的问题,提出了正向设计与局部轨迹微调的反求设计相结合的设计方法。以非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构的设计为例,阐述该方法的实现过程。建立行星轮系水稻钵苗移栽机构设计要求,并分析其工作原理,在前期正向设计的基础上,局部调整其移栽静轨迹,通过反求设计进一步优化设计移栽机构。进行局部反求设计的运动学分析和运动学建模,基于Matlab平台开发计算机辅助设计软件,通过人机交互的方式得到移栽机构的机构参数,使其不仅满足移栽臂移栽的姿态要求,同时获得更理想的移栽工作轨迹。根据最终得到的机构参数设计移栽机构结构,完成三维建模、虚拟仿真试验,加工、装配移栽机构物理样机,完成了高速摄像运动学试验。将移栽机构理论计算、虚拟仿真、样机试验得到的移栽静轨迹比较,同时逐一将轨迹相关参数、取秧角、推秧角、角度差等设计目标参数与相应数值化目标进行对比,结果显示,均满足要求,验证了设计方法的正确性。与以往单一的正向设计、反求设计方法相比,该方法设计的移栽机构不仅具有更优的移栽工作轨迹,也可满足较好的移栽姿态要求。
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关键词
水稻钵苗移栽机构
行星齿轮系
正向设计
反求设计
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职称材料
基于近似多位姿的轮系式钵苗移栽机构运动综合
被引量：
8
2
作者
孙良
胡艺翔
+2 位作者
邢子勤
俞高红
俞亚新
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期103-111,共9页
作业轨迹形状和在特定位置移栽臂的姿态要求是移栽机构设计过程需要考虑的首要问题。为了能获得多个期望位姿且兼顾一定形状的作业轨迹,提出一种基于近似多位姿的非圆齿轮行星轮系移栽机构设计方法。基于运动学映射理论将8个期望位姿点...
作业轨迹形状和在特定位置移栽臂的姿态要求是移栽机构设计过程需要考虑的首要问题。为了能获得多个期望位姿且兼顾一定形状的作业轨迹,提出一种基于近似多位姿的非圆齿轮行星轮系移栽机构设计方法。基于运动学映射理论将8个期望位姿点的信息矩阵通过四元数转换至三维空间,在对该矩阵进行奇异值分解后,通过引入特征向量扩大一般解空间。结合约束条件求解得到3组RR型二杆组,根据移栽机构的工作范围选取其中两组合适的二杆组构成四杆机构,且该机构连杆上的一点可依次近似通过所有设定的位姿点形成一条完整的“8字”型轨迹。根据其中一组二杆组的运动特点求解非圆齿轮的传动比,以非圆齿轮节曲线圆度性为目标,以封闭轨迹上的部分形状可调节段拟合点位置为变量(即不改变关键轨迹段上型值点的位姿),利用遗传算法优化得到一组具有较好圆度性的非圆齿轮节曲线。最后进行了水稻钵苗移栽机构的设计与试验,理论与试验的移栽姿态和轨迹形状具有一致性,且取苗试验的成功率达到设计要求,有效地验证了运动综合和设计方法的正确性。本研究可为具有多位姿要求的新型移栽机构的设计提供方法借鉴。
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关键词
水稻钵苗移栽机构
运动学映射理论
非圆齿轮
参数优化
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职称材料
题名
行星轮系水稻钵苗移栽机构正反求设计方法研究
被引量：
17
1
作者
吴国环
俞高红
叶秉良
俞亚新
机构
浙江理工大学机械与自动控制学院
温州职业技术学院机械工程系
浙江省种植装备技术重点实验室
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期85-93,102,共10页
基金
国家重点研发计划项目(2018YFD0700703)
浙江省重点研发项目(2018C02046)
+2 种基金
国家自然科学基金项目(51575495)
浙江省自然科学基金重点项目(LZ16E050003)
浙江省教育厅一般项目(Y201840685)
文摘
为了解决现有行星轮系水稻钵苗移栽机构较难同时具备理想的移栽轨迹和姿态的问题,提出了正向设计与局部轨迹微调的反求设计相结合的设计方法。以非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构的设计为例,阐述该方法的实现过程。建立行星轮系水稻钵苗移栽机构设计要求,并分析其工作原理,在前期正向设计的基础上,局部调整其移栽静轨迹,通过反求设计进一步优化设计移栽机构。进行局部反求设计的运动学分析和运动学建模,基于Matlab平台开发计算机辅助设计软件,通过人机交互的方式得到移栽机构的机构参数,使其不仅满足移栽臂移栽的姿态要求,同时获得更理想的移栽工作轨迹。根据最终得到的机构参数设计移栽机构结构,完成三维建模、虚拟仿真试验,加工、装配移栽机构物理样机,完成了高速摄像运动学试验。将移栽机构理论计算、虚拟仿真、样机试验得到的移栽静轨迹比较,同时逐一将轨迹相关参数、取秧角、推秧角、角度差等设计目标参数与相应数值化目标进行对比,结果显示,均满足要求,验证了设计方法的正确性。与以往单一的正向设计、反求设计方法相比,该方法设计的移栽机构不仅具有更优的移栽工作轨迹,也可满足较好的移栽姿态要求。
关键词
水稻钵苗移栽机构
行星齿轮系
正向设计
反求设计
Keywords
rice potted-seedling transplanting mechanism
planetary gear train
forward design
reverse design
分类号
TH112 [机械工程—机械设计及理论]
S223.92 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于近似多位姿的轮系式钵苗移栽机构运动综合
被引量：
8
2
作者
孙良
胡艺翔
邢子勤
俞高红
俞亚新
机构
浙江理工大学机械与自动控制学院
浙江省种植装备技术重点实验室
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期103-111,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2018YFD0700703)
国家自然科学基金项目(51975534)
+2 种基金
浙江省重点研发计划项目(2018C02046)
浙江省151人才培养计划项目
浙江省高校中青年学科带头人培养项目。
文摘
作业轨迹形状和在特定位置移栽臂的姿态要求是移栽机构设计过程需要考虑的首要问题。为了能获得多个期望位姿且兼顾一定形状的作业轨迹,提出一种基于近似多位姿的非圆齿轮行星轮系移栽机构设计方法。基于运动学映射理论将8个期望位姿点的信息矩阵通过四元数转换至三维空间,在对该矩阵进行奇异值分解后,通过引入特征向量扩大一般解空间。结合约束条件求解得到3组RR型二杆组,根据移栽机构的工作范围选取其中两组合适的二杆组构成四杆机构,且该机构连杆上的一点可依次近似通过所有设定的位姿点形成一条完整的“8字”型轨迹。根据其中一组二杆组的运动特点求解非圆齿轮的传动比,以非圆齿轮节曲线圆度性为目标,以封闭轨迹上的部分形状可调节段拟合点位置为变量(即不改变关键轨迹段上型值点的位姿),利用遗传算法优化得到一组具有较好圆度性的非圆齿轮节曲线。最后进行了水稻钵苗移栽机构的设计与试验,理论与试验的移栽姿态和轨迹形状具有一致性,且取苗试验的成功率达到设计要求,有效地验证了运动综合和设计方法的正确性。本研究可为具有多位姿要求的新型移栽机构的设计提供方法借鉴。
关键词
水稻钵苗移栽机构
运动学映射理论
非圆齿轮
参数优化
Keywords
rice pot seedling transplanting mechanism
kinematics mapping theory
non-circular gear
parameter optimization
分类号
S223.9 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
行星轮系水稻钵苗移栽机构正反求设计方法研究
吴国环
俞高红
叶秉良
俞亚新
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
17
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于近似多位姿的轮系式钵苗移栽机构运动综合
孙良
胡艺翔
邢子勤
俞高红
俞亚新
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
8
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