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申请/专利权人：浙江理工大学

摘要：本发明公开了斜向大位移小穴口双行星架式覆膜甘薯移栽机的设计方法，建立六位姿3R开链杆的数学模型，获得3R开链杆的解曲线，并将解曲线中形成穴口最小的解作为3R开链杆的最优解，以符合拟优化控制点和第一行星架转角边界条件以及非圆齿轮齿廓加工要求为限制条件，以实现的移栽轨迹与预设计移栽轨迹的贴合度最大以及穴口最小为优化目标，在最优解实现的甘薯移栽轨迹上选取拟优化控制点，通过双目标优化算法，对给定步长变化的拟优化控制点和对应的第一行星架转角进行优化迭代计算，得出最优的斜向大位移小穴口双行星架式覆膜甘薯移栽机，且该甘薯移栽机完美符合移栽要求。

主权项：1.斜向大位移小穴口双行星架式覆膜甘薯移栽机的设计方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一、构建斜向大位移小穴口双行星架式覆膜甘薯移栽机构；所述的斜向大位移小穴口双行星架式覆膜甘薯移栽机构，包括第一行星轮系、第二行星轮系和移栽臂；其中第一行星轮系包括太阳轮轴、第一行星架、太阳轮、第一中间轮、第三中间轮、行星轮二、第二中间轮和行星轮一；太阳轮轴与第一行星架固连，并与机架构成转动副；太阳轮与机架固连，并空套在太阳轮轴上；中间轮轴和行星轮轴均与第一行星架构成转动副；中间轮轴与第一中间轮、第二中间轮和第三中间轮均固连；第一中间轮与太阳轮相啮合，第二中间轮与行星轮一相啮合，第三中间轮与行星轮二相啮合；行星轮一空套在行星轮轴上，行星轮二与行星轮轴固连；所述的第二行星轮系包括第二行星架、圆齿轮一、圆齿轮二、圆齿轮三、拉线凸轮、凸轮摆杆、拉线摆杆和拉线；第二行星架与行星轮一通过牙嵌固连；圆齿轮轴一和圆齿轮轴二均与第二行星架构成转动副；圆齿轮一和拉线凸轮均与行星轮轴穿出第一行星架外并进入第二行星架内的一端固连；圆齿轮二空套在圆齿轮轴一上，圆齿轮三与圆齿轮轴二固连；圆齿轮二与圆齿轮一和圆齿轮三均啮合；凸轮摆杆和拉线摆杆均固连在圆齿轮轴一上，凸轮摆杆与拉线凸轮构成凸轮副；拉线的一端与拉线摆杆固连；所述的移栽臂包括移栽臂壳体、夹苗座和夹苗爪；移栽臂壳体与圆齿轮三固连；夹苗座与移栽臂壳体构成滑动副，并与移栽臂壳体通过弹簧连接；拉线的另一端与夹苗座固连；两个夹苗爪的尾部均与移栽臂壳体铰接，且两个夹苗爪穿过夹苗座开设的两个夹槽；步骤二、根据甘薯的移栽轨迹要求，确定移栽轨迹上的六个关键点坐标Pdi,i＝1,2...6、夹苗爪在各关键点的姿态角θi,i＝1,2...6以及与各关键点对应的第一行星架标线姿态角fjwzi，夹苗爪的姿态角为夹苗爪与水平面的夹角，并进一步确定六个关键点在前进速度为0情况下的静轨迹上对应坐标；其中，六个关键点依次为夹苗点、入土点、夹苗爪准备张开点、栽植点、出土点和夹苗爪准备闭合点；然后以第一个关键点对应的第一行星架标线姿态角为参照，获得第二到第六个关键点对应的第一行星架标线姿态角fjwzi,i＝2,3...6所经过的时间占第一行星架转动一周的比例，由式1推得静轨迹上与各关键点对应点Pji,i＝1,2...6的横坐标 步骤三、建立六位姿3R开链杆的数学模型，获得该3R开链杆的解曲线；步骤四、求解六位姿3R开链杆的参数解域；步骤五、通过插值获得预设计的甘薯移栽轨迹，并将3R开链杆的解曲线中形成穴口最小的一个解作为3R开链杆的最优解；步骤六、采用3R开链杆的最优解，选取最优解实现的甘薯移栽轨迹上的拟优化控制点，设定各拟优化控制点的坐标调整边界值及对应的第一行星架转角调整上下限并记录成矩阵形式；步骤七，将各拟优化控制点的横坐标、纵坐标和各拟优化控制点处对应的第一行星架转角写成矩阵形式，设定各拟优化控制点的横坐标和纵坐标变化量以及对应的第一行星架转角角度变化量，得坐标变化正向量、坐标变化负向量、角度变化正向量和角度变化负向量；步骤八，设置双目标优化算法的优化目标和限制条件；其中，优化目标为穴口最小和移栽轨迹与预设计移栽轨迹的贴合度最大；限制条件1：第s次迭代后产生的各拟优化控制点横坐标、纵坐标坐标应在步骤六设定的调整边界值内，第s次迭代后产生的各拟优化控制点对应的第一行星架转角应在步骤六设定的第一行星架转角调整上下限内；限制条件2：拟优化控制点对应的第一行星架角位移、第二行星架的角位移和移栽臂标线的角位移符合非圆齿轮齿廓的加工要求；步骤九，利用双目标优化算法对拟优化控制点进行优化，通过优化后控制点求解得到最终3R开链杆的解以及对应的第一行星架角位移、第二行星架相对第一行星架的角位移、移栽臂标线相对第二行星架的角位移，并获得符合非圆齿轮齿廓加工要求的各对非圆齿轮传动比和各非圆齿轮的节曲线，完成甘薯移栽机的设计。

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