房開(kāi)拓，周良富，尤麗華

(1.宿遷學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，江蘇宿遷，223800；2.南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)中心，南京市，210039；3.江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇無(wú)錫，214122)

0 引言

風(fēng)送噴霧是當(dāng)前果園施藥最常用的施藥技術(shù)。目前，果園風(fēng)送噴霧中的氣流道形式主要有環(huán)向出風(fēng)式、塔式、柔性管多頭式和獨(dú)立圓盤式等，這些風(fēng)送裝置由果樹(shù)種植的特定模式而設(shè)計(jì)，機(jī)具的噴霧頭大都固定于機(jī)架上，風(fēng)送噴霧裝置不能根據(jù)果樹(shù)的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成沉積在葉片單位面積上的藥液極不均勻，導(dǎo)致局部過(guò)量噴施和防治效果不佳現(xiàn)象，嚴(yán)重影響果品品質(zhì)。

噴霧距離是影響噴霧效果的重要技術(shù)參數(shù)之一，根據(jù)果樹(shù)冠層結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)噴霧距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)冠層的仿形噴霧是廣大學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題。Osterman等[1]設(shè)計(jì)風(fēng)送噴霧幾何位置在線調(diào)節(jié)裝置及其控制算法，該裝置顯著提高農(nóng)藥有效利用率，降低農(nóng)藥飄移。宋淑然等[2]設(shè)計(jì)果園柔性對(duì)靶噴霧樣機(jī)，測(cè)試了不同控制方式下的霧滴沉積率，結(jié)果顯示最高霧滴沉積率達(dá)到88.4%；周良富等[3]針對(duì)籬笆型果樹(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種仿形噴霧架，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)絲桿實(shí)現(xiàn)霧化器的上下左右調(diào)節(jié)，試驗(yàn)結(jié)果得出組合噴霧執(zhí)行裝置完成升降、伸縮和旋轉(zhuǎn)的時(shí)間分別為51.3 s、50.5 s、26.5 s，但該裝置依然難以實(shí)現(xiàn)噴霧位置的在線調(diào)節(jié)。Zaman等[4]研制了雙臂式機(jī)械結(jié)構(gòu)與單片機(jī)控制的仿形噴霧試驗(yàn)樣機(jī)，可以適應(yīng)不同噴霧對(duì)象；Tumbo等[5]采用自適應(yīng)模糊控制算法，設(shè)計(jì)一種以單片機(jī)為核心的非接觸式仿形噴霧位置控制系統(tǒng)；李杰[6]研制仿形噴霧樣機(jī)，得出不同噴霧距離下霧滴的運(yùn)動(dòng)特性，霧滴除了在果樹(shù)底部分布較少，其余部位分布更均勻；李龍龍等[7]研發(fā)基于變風(fēng)量與變噴霧量的果園自動(dòng)仿形噴霧機(jī)，實(shí)時(shí)調(diào)整噴霧頭流量和送風(fēng)速度實(shí)現(xiàn)仿形變量噴霧；房開(kāi)拓[8-9]設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)上能夠?qū)麡?shù)樹(shù)冠實(shí)現(xiàn)多自由度、立體式仿形機(jī)構(gòu)，滿足不同種類果樹(shù)施藥需求。

以上研究初步實(shí)現(xiàn)了風(fēng)送仿形噴霧，農(nóng)藥有效利用率得到提高，為本研究提供理論基礎(chǔ)與試驗(yàn)指導(dǎo)。但這些機(jī)具可調(diào)的空間位置都相對(duì)單一，無(wú)法根據(jù)果樹(shù)實(shí)際形貌調(diào)整噴霧頭位置和姿態(tài)，難以獲得最佳噴霧距離和噴霧方向。本文從如何提高噴霧機(jī)構(gòu)柔性入手，研究果樹(shù)仿形施藥過(guò)程，重點(diǎn)考慮霧化器空間位姿調(diào)節(jié)功能，設(shè)計(jì)多自由度仿形多桿機(jī)構(gòu)，以提高冠層霧滴沉積特性為目標(biāo)，開(kāi)展機(jī)構(gòu)優(yōu)化、理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證等研究，以期為噴霧機(jī)具研發(fā)與應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 仿形噴霧實(shí)施方案

1.1 機(jī)構(gòu)性能設(shè)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)紡錘形果樹(shù)的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定仿形機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍等工作特性，實(shí)現(xiàn)噴霧位置和噴霧方向的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，具體要求的技術(shù)指標(biāo)如表1。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)Tab.1 Main technical specifications

1.2 仿形原理

仿形噴霧是根據(jù)果樹(shù)冠層結(jié)構(gòu)形狀，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)噴霧頭的空間位置和姿態(tài)，使得霧流最大范圍流向樹(shù)冠，從而實(shí)現(xiàn)單次農(nóng)藥噴施過(guò)程中冠層的全覆蓋。

單側(cè)噴霧仿形機(jī)構(gòu)如圖1揚(yáng)示，主要包括執(zhí)行電機(jī)、絲桿螺母機(jī)構(gòu)、仿形推桿機(jī)構(gòu)、直線軸承、圓盤式霧化盤、連桿、底座和支承架。仿形架整體可通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大幅度橫向平移和垂直升降，通過(guò)控制各仿形推桿的伸長(zhǎng)量來(lái)調(diào)整機(jī)構(gòu)形狀及霧化盤位置。作業(yè)過(guò)程中，首先根據(jù)實(shí)際果樹(shù)冠幅尺寸，調(diào)節(jié)橫向和升降絲桿螺母機(jī)構(gòu)，使得噴霧頭處于合適位置，再精確調(diào)整各仿形推桿伸縮量，保證理想噴霧距離。絲桿螺母平移機(jī)構(gòu)結(jié)合多段仿形推桿可以實(shí)現(xiàn)大幅度、多角度調(diào)節(jié)各霧化盤空間位置，達(dá)到柔性仿形、精準(zhǔn)噴施目的。

圖1 機(jī)構(gòu)仿形示意圖Fig.1 Mechanism profiling diagram

2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 仿形機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

仿形機(jī)構(gòu)是噴霧機(jī)實(shí)施作業(yè)的核心部件，應(yīng)當(dāng)綜合考慮樹(shù)冠仿形效果、系統(tǒng)剛性及工作穩(wěn)定性。

機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)如圖2揚(yáng)示，總體結(jié)構(gòu)為多自由度對(duì)稱式二級(jí)搖臂機(jī)構(gòu)，并固定安裝于牽引式拖車上。

圖2 仿形機(jī)構(gòu)樣機(jī)模型Fig.2 Prototype model of profiling mechanism

機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)結(jié)構(gòu)上完全對(duì)稱，仿形機(jī)構(gòu)單側(cè)具有多個(gè)自由度，將每側(cè)3個(gè)霧化盤安裝于機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)處，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)或者改變仿形推桿的伸長(zhǎng)量以此調(diào)節(jié)霧化盤與樹(shù)冠之間的距離和角度，從而獲得最佳噴霧參數(shù)。

2.2 仿形作業(yè)的具體實(shí)施

如圖1揚(yáng)示，水平安裝的絲桿螺母機(jī)構(gòu)在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)右側(cè)機(jī)構(gòu)水平方向大幅度直線平移；豎直安裝的絲桿螺母機(jī)構(gòu)在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)右側(cè)機(jī)構(gòu)上下大幅度升降；2個(gè)水平安裝的仿形推桿，伸長(zhǎng)量的組合變化能夠調(diào)節(jié)圓盤式霧化器的位置和姿態(tài)；高位仿形推桿的伸縮變化可以調(diào)整頂部圓盤式霧化器的位置；直線軸承能夠在連桿和仿形推桿外壁滑動(dòng)。機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，原理相同。

總之，通過(guò)驅(qū)動(dòng)水平和豎直方向的電機(jī)組合，結(jié)合各個(gè)仿形推桿伸縮，即調(diào)節(jié)每個(gè)霧化盤空間位姿，實(shí)現(xiàn)仿形作業(yè)。

2.3 仿形推桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

仿形推桿是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為推桿直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置，主要包括端部法蘭、推桿、推桿端蓋、直線軸承、軸承端蓋、軸承座、圓錐滾子軸承、平鍵蝸輪等，如圖3揚(yáng)示。

圖3 仿形推桿結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure diagram of profiling push rod

絲桿在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下同步轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)螺母在導(dǎo)軌內(nèi)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。仿形推桿的最大行程為800 mm，機(jī)構(gòu)最大的軸向推力為1 500 N，其最大的空載轉(zhuǎn)速為25 mm/s。

2.4 推桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)

仿形推桿內(nèi)步進(jìn)電機(jī)與推桿同軸安裝，推桿端部與中空鋼管型材采用法蘭聯(lián)接，如圖4揚(yáng)示。仿形機(jī)構(gòu)通過(guò)仿形推桿的伸縮調(diào)節(jié)噴霧頭位置，推桿與連桿外壁之間的聯(lián)接要求穩(wěn)定，推桿伸出端既需要轉(zhuǎn)動(dòng)副又需要移動(dòng)副。

圖4 推桿與型材聯(lián)接Fig.4 Connection of push rod and section bar

為了減少摩擦力，使得推桿與連桿外壁能夠光滑移動(dòng)，采用帶法蘭的直線軸承與套筒安裝的結(jié)構(gòu)[10]，如圖5揚(yáng)示。

圖5 直線軸承聯(lián)接Fig.5 Connection of linear bearing

2.5 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

仿形機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向裝置選用蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖3揚(yáng)示，其設(shè)計(jì)參數(shù)與選型應(yīng)根據(jù)執(zhí)行裝置的運(yùn)行速度確定，旋轉(zhuǎn)角速度、平移速度與蝸輪蝸桿參數(shù)[11]如式（1）～式（4）。

式中：n1——蝸桿即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；

z1——蝸桿頭數(shù)；

z2——蝸輪齒數(shù)；

n2——絲桿轉(zhuǎn)速，r/min；

δ——絲桿螺距，m；

v2——平移速度，m/s；

d1——蝸桿分度圓直徑，m；

d2——蝸輪分度圓直徑，m；

m——模數(shù)，m=4；

q——直徑系數(shù)，q=10。

噴霧機(jī)構(gòu)在停止工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)裝置向內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°，完成該動(dòng)作額定時(shí)間為15 s，即蝸輪轉(zhuǎn)速為1 r/min。為了實(shí)現(xiàn)自鎖功能，選取分度圓導(dǎo)程角為5°，蝸桿頭數(shù)z1=1，因此蝸輪齒數(shù)z2=40，蝸桿分度圓直徑d1=40 mm；蝸輪分度圓直徑d2=160 mm。

2.6 仿形推桿電機(jī)選型

電機(jī)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Teq取最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq1和快速啟動(dòng)時(shí)空載轉(zhuǎn)矩Teq2二者中的較大值[12]。

式中：Tt——最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩，N·m；

Tf——電機(jī)軸摩擦轉(zhuǎn)矩，N·m；

T0——附加摩擦轉(zhuǎn)矩，N·m；

Ff——進(jìn)給方向最大載荷，F(xiàn)f=370 N；

Fc——垂直方向載荷，F(xiàn)c=370 N；

G——運(yùn)動(dòng)部件的總重，G=300 N；

Ph——絲桿導(dǎo)程，Ph=5 mm；

FYJ——滾珠絲桿的預(yù)緊力，F(xiàn)YJ=123 N；

μ——導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，μ=0.18；

i——傳動(dòng)比，i=1；

η——傳動(dòng)鏈總效率，η=0.7；

η0——絲杠未預(yù)緊傳動(dòng)效率，η0=0.9；

Jeq——總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Jeq=0.098 kg·cm2；

nm——步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，nm=60 r/min；

ta——步進(jìn)電機(jī)加速揚(yáng)用時(shí)間，ta=1 s；

Tamax——最大加速轉(zhuǎn)矩，N·m。

揚(yáng)以計(jì)算轉(zhuǎn)矩Teq為0.782 N·m，取安全系數(shù)K為2.5，KTeq為1.7。該系統(tǒng)選用兩相步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為90BF003。機(jī)構(gòu)的推桿電機(jī)供電電壓為24 V，工作電流為5 A，工作時(shí)最大靜轉(zhuǎn)矩為1.96 N·m，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.6 kg·cm2。

3 仿形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

3.1 機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型

為了研究柔性仿形噴霧機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模型，優(yōu)化噴霧點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，從而獲得最佳的作業(yè)區(qū)域，將柔性仿形機(jī)構(gòu)抽象為計(jì)算模型[13]，具體模型如圖6揚(yáng)示。

圖6 機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型Fig.6 Mathematical model of mechanism

3.2 噴霧點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

圖7為連桿機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)坐標(biāo)系模型，其單側(cè)3個(gè)霧化器（噴霧點(diǎn)）安裝位置分別為點(diǎn)C、點(diǎn)D、點(diǎn)E，同時(shí)，建立坐標(biāo)系和各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，其中，坐標(biāo)系中數(shù)值單位為mm。

圖7 連桿機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)坐標(biāo)系Fig.7 Joint coordinate system of linkage mechanism

其中O0（650，250），連桿的長(zhǎng)度ai、連桿扭角αi、關(guān)節(jié)變量角θi和偏置量di，關(guān)節(jié)連桿變換參數(shù)如表2揚(yáng)示[14]。

表2 連桿變換參數(shù)Tab.2 Parameters of connecting rod transformation

坐標(biāo)系｛i｝到｛i-1｝的變換矩陣

將表2變換參數(shù)帶入式（11），得

D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為：SD=，即

噴霧點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

SE=，即

其中，d3為仿形推桿DE的伸長(zhǎng)量，0 mm≤d3≤800 mm，32.3°≤γ1≤69.8°，10.9°≤γ2≤49.3°。

3.3 仿形機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

仿形機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)是在現(xiàn)有的約束條件下，調(diào)整兩個(gè)水平放置的仿形推桿初始安裝位置，使得噴霧點(diǎn)D、E具有較大的工作空間[15-16]，因此需綜合考慮工作空間和受力，尋求圖6中O1（XO1、YO1）的最佳安裝位置YO1的值。

在ADAMS中采用關(guān)鍵點(diǎn)參數(shù)化的方法構(gòu)建機(jī)構(gòu)模型和目標(biāo)函數(shù)[17]，以此進(jìn)行O1點(diǎn)的位置優(yōu)化。在保證機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)整周轉(zhuǎn)動(dòng)前提下，測(cè)得YO1的范圍為225 mm≤YO1≤275 mm。設(shè)YO1的初始值為225 mm，最大值為275 mm，進(jìn)行間距為5 mm的仿真試驗(yàn)，其數(shù)值如表3揚(yáng)示。其中，DisXmax、DisXmin分別為E點(diǎn)橫坐標(biāo)的最大值、最小值，DisYmax、DisYmin、分別為E點(diǎn)縱坐標(biāo)的最大值、最小值，ΔDis_X、ΔDis_Y分別為E點(diǎn)水平、豎直方向行程，單位為mm。FMmax、FMmin為D點(diǎn)受合外力的最大值、最小值，單位為N。

表3 推桿O1B的位置對(duì)點(diǎn)E位移及點(diǎn)D處受力影響Tab.3 Influence of the push rod O1B position on the displacement at point E and the force at point D

研究表3可以發(fā)現(xiàn)，隨著YO1取值增加，點(diǎn)D的受力大大減小，YO1取值為245 mm時(shí)，F(xiàn)orce_D迅速突變?yōu)?30.58 N，YO1繼續(xù)增加后一直處于平穩(wěn)數(shù)值，F(xiàn)orce_D緩慢變化。為了盡量增加工作范圍，選擇YO1的數(shù)值為250 mm作為仿形推桿的豎直安裝位置。噴霧點(diǎn)E的最大水平坐標(biāo)為1 454.5 mm，最大豎直坐標(biāo)為1 501.5 mm，橫向和縱向調(diào)節(jié)量分別為445.4 mm和30.4 mm，點(diǎn)D受到最大力為338.94 N。橫向和縱向可調(diào)節(jié)最大值分別為695.4 mm、680.4 mm，噴霧機(jī)單側(cè)最大作業(yè)高度和寬度分別為2 951.5 mm、1 704.5 mm（水平250 mm和豎直650 mm疊加后），如表4揚(yáng)示?？梢钥闯?，調(diào)節(jié)范圍可以滿足前文揚(yáng)述設(shè)計(jì)要求，且機(jī)構(gòu)受力平穩(wěn)，工作可靠。

表4 優(yōu)化后變量最優(yōu)解Tab.4 Optimal value of variables after optimization

4 性能試驗(yàn)分析

為了分析仿形機(jī)構(gòu)噴霧效果，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了樣機(jī)的性能參數(shù)[18]，包括各關(guān)節(jié)的工作行程、響應(yīng)時(shí)間等，并進(jìn)行冠層覆蓋率試驗(yàn)。

4.1 機(jī)構(gòu)響應(yīng)特性測(cè)試

仿形機(jī)構(gòu)整體平移幅度、速度和穩(wěn)定性等是衡量噴霧機(jī)重要參數(shù)，而各個(gè)關(guān)節(jié)伸縮運(yùn)動(dòng)性能則是能否實(shí)現(xiàn)仿形的關(guān)鍵[19]。

試驗(yàn)過(guò)程中，分別測(cè)量整體仿形架橫向、縱向平移至最大位移處的時(shí)間，再測(cè)得各關(guān)節(jié)仿形推桿完全展開(kāi)的時(shí)間，反復(fù)3次，取平均值如表5揚(yáng)示。執(zhí)行過(guò)程中，機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)明顯振動(dòng)或電機(jī)堵轉(zhuǎn)，滿足預(yù)計(jì)仿形功能。

表5 運(yùn)動(dòng)性能參數(shù)Tab.5 Kinematic performance parameters

4.2 仿形噴霧沉積效果測(cè)試

4.2.1 試驗(yàn)條件

為了驗(yàn)證仿形噴霧效果，比較固定噴霧和仿形噴霧作業(yè)效果（圖8），對(duì)比試驗(yàn)于浙江省臺(tái)州試驗(yàn)示范基地進(jìn)行，試驗(yàn)過(guò)程中環(huán)境溫度14℃～21℃，空氣濕度為66%，陣風(fēng)速度0.8～2 m/s。試驗(yàn)對(duì)象為兩排直線排布的印度茉莉，樹(shù)高平均2.2 m，行距4 m，株距2 m，葉面積平均32 cm2。

圖8 固定位置噴霧與仿形噴霧Fig.8 Fixed position spray and profiling spray

噴霧機(jī)由東風(fēng)500拖機(jī)牽引，以0.82 m/s勻速行駛，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 340 r/min，噴霧壓力0.5 MPa，每個(gè)霧化器裝有8個(gè)噴霧頭，每側(cè)3個(gè)霧化器，計(jì)24個(gè)噴霧頭進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

4.2.2 試驗(yàn)方法

選定位于每行中間的2棵樹(shù)作為霧滴采樣對(duì)象，設(shè)定如圖9揚(yáng)示的采樣點(diǎn)，各點(diǎn)高度距離地面分別為0.5 m、0.85 m、1.2 m、1.5 m和1.8 m，左右分居樹(shù)干兩側(cè)0.3 m。采樣點(diǎn)正反面固定水敏試紙，試驗(yàn)結(jié)束后，將水敏試紙風(fēng)干編號(hào)，測(cè)得覆蓋率（3次平均值）。

圖9 試驗(yàn)方法及過(guò)程Fig.9 Test method and process

4.2.3 試驗(yàn)結(jié)果

采用Depositscan軟件讀取水敏試紙中霧滴覆蓋率。樹(shù)冠分割為5行3列共15個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)正反面分別測(cè)量，開(kāi)展固定噴霧與仿形噴霧對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表6。覆蓋率平均值從左向右呈減小趨勢(shì)，縱向自下而上呈上升趨勢(shì)；固定噴霧整體霧滴覆蓋率平均值為29.97%，變異系數(shù)平均值為39.05%，而仿形噴霧覆蓋率平均值為43.85%，變異系數(shù)平均值為26.63%，表明相同工況下，仿形噴霧的霧滴覆蓋率高于固定位置噴霧，霧滴分布更為均勻有效。

表6 固定噴霧與仿形噴霧冠層霧滴覆蓋率Tab.6 Spray coverage of fixed spray and profiling spray

5 結(jié)論

揚(yáng)設(shè)計(jì)的柔性仿形噴霧機(jī)構(gòu)，通過(guò)理論分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和試驗(yàn)，得到主要結(jié)論如下。

1）基于果園施藥仿形低量噴霧思想，設(shè)計(jì)一種三自由度對(duì)稱式兩級(jí)搖臂施藥機(jī)構(gòu)，構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，并推導(dǎo)出各噴霧點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，柔性仿形機(jī)構(gòu)可以滿足仿形噴霧的技術(shù)要求。其單側(cè)最大仿形高度和寬度分別為2 951.5 mm、1 704.5 mm，橫向和縱向可調(diào)節(jié)最大值分別為695.4 mm、680.4 mm，運(yùn)行過(guò)程中鉸接點(diǎn)處受力最大為338.94 N。

2）機(jī)構(gòu)的響應(yīng)特性結(jié)果顯示，柔性仿形機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定，水平伸縮全程時(shí)間為12.5 s，升降全程時(shí)間為36.2 s，單一推桿全程平均時(shí)間約19.2 s。

3）噴霧沉積特性試驗(yàn)結(jié)果表明，仿形噴霧覆蓋率達(dá)43.85%，變異系數(shù)平均26.63%，優(yōu)于固定噴霧整體霧滴覆蓋率平均值為29.97%，變異系數(shù)平均39.05%。