农业机械学报

作者：王磊，吴启帅，俞高红，鲍李旭，赵雄，崔荣江

单位：浙江理工大学,浙江理工大学,浙江理工大学,浙江理工大学,浙江理工大学,杭州职业技术学院,

关键词：小株距移栽;植苗机构;非圆齿轮;优化算法;拓扑优化

基金：国家重点研发计划项目（2022YFD2001800）、国家自然科学基金项目（52305290、52375275、52075497）和浙江省自然科学基金项目〖JP〗（LTGN23E050002、LY23E050013）

针对现有非圆齿轮行星轮系机构反求设计无法实现单排两级齿轮传动比分配问题，提出一种最优子传动比求解方法，并设计了小株距轻简型非圆齿轮行星轮系植苗机构。在蔬菜小株距移栽理想植苗轨迹上选取植苗机构入土、植苗、出土、接苗4个关键时刻的位姿点，建立了平面2R开链杆组有限分离四位姿求解模型，获取了机构初始设计参数；基于非圆齿轮行星轮系植苗机构运动学模型，确定了优化目标函数，采用改进鲸鱼优化算法对目标函数进行求解，搭建了非圆齿轮行星轮系植苗机构可视化辅助分析软件，最终设计得到一个轨迹较优的非圆齿轮行星轮系植苗机构；完成了非圆齿轮行星轮系植苗机构的三维建模与拓扑优化，并进行了运动学仿真，将仿真轨迹与理论轨迹进行对比，验证了三维设计的正确性。最后，开展了田间移栽试验，当机构转速为30r/min、机器前进速度为120mm/s时，试验株距测量值为120mm，与理论设计株距一致，移栽效率为60株/min，5次试验植苗成功率为95.4%，表明了该植苗机构具备较高的作业性能和实用性。

来源：2024年第11期

《农业机械学报》期刊编辑部

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