摘要 針對(duì)高壟畦溝小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行研究，首先闡述了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其次闡述了關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)，再次闡述了多體動(dòng)力學(xué)性能分析，最后提出了行駛穩(wěn)定性試驗(yàn)。在此期間設(shè)計(jì)了一種較小的輪式機(jī)器人。為了論證該機(jī)器人的可用性和實(shí)用性，使用RecurDyn仿真軟件對(duì)機(jī)器人可能應(yīng)用到的田壟結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行仿真建模。仿真結(jié)果表明，此次設(shè)計(jì)的機(jī)器人模型可以達(dá)到轉(zhuǎn)向半徑超過(guò)0.8 m的實(shí)際需求，并按照田壟結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行直線上的工作，在此期間移動(dòng)平臺(tái)的側(cè)傾角不會(huì)超過(guò)3°，且該移動(dòng)平臺(tái)所支持的作業(yè)速度上限為1.0 m/s。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)該移動(dòng)植保機(jī)作業(yè)速度為1.0 m/s時(shí)，最大側(cè)傾角為14.00°。

關(guān)鍵詞 高壟畦溝；小型移動(dòng)平臺(tái)；仿真試驗(yàn)；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào) S 22? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2023）23-0198-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.045

Design and Experiment of Small Agricultural Robot for High Ridge Furrow

CEN Hua

（Guangxi Modern Polytechnic College， Hechi， Guangxi? 547000）

Abstract In this paper， the design content of small agricultural robot for high ridge furrow was studied. Firstly， the overall structure design was described. Secondly， the design of key components was elaborated. Thirdly， the multi-body dynamic performance analysis was elaborated. Finally， the driving stability experiment was proposed. During this period， we designed a small-size wheeled robot. In order to demonstrate the usability and practicability of this robot， this paper mainly used RecurDyn simulation software to simulate the dynamics and kinematics of the field ridge structure that the robot might applied. Through the simulation results， it could be judged that the robot model in this design could reach the actual demand that the turning radius exceeded 0.8 m， and it could operate on the straight line according to the field ridge structure， and the roll angle of the mobile platform would not exceed than 3 ° during this period，? the upper limit of operation speed supported by the mobile platform was 1.0 m/s. The field test results showed that the maximum roll angle of the mobile plant protection machine was 14.00° when the working speed was 1.0 m/s.

Key words High ridge furrow;Small mobile platform;Simulation experiment;Design

基金項(xiàng)目 2021年廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2021KY1420）；2022年廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2022KY1438）。

作者簡(jiǎn)介 岑華（1977—），男，廣西河池人，教授，從事機(jī)械CAD/CAM技術(shù)、智能控制與機(jī)器人技術(shù)研究。

收稿日期 2022-12-07

隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步，壟作法也需要針對(duì)水土保持特性來(lái)進(jìn)行適當(dāng)改變。鑒于高壟畦溝獨(dú)特的特點(diǎn)，需要針對(duì)田間管理機(jī)械進(jìn)行適當(dāng)改良。某地是我國(guó)著名的農(nóng)業(yè)種植基地，所種植的農(nóng)產(chǎn)品種類(lèi)較多?？紤]到農(nóng)業(yè)作業(yè)的困難性，我國(guó)學(xué)術(shù)界提出了小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)，以期能通過(guò)輪式機(jī)器人來(lái)改善農(nóng)作物的成活率，避免蟲(chóng)害對(duì)農(nóng)田造成過(guò)多的破壞。成艷真［1］構(gòu)建了一種導(dǎo)苗管式機(jī)器人，試驗(yàn)表明這種機(jī)器人操作較為便捷，它能提升農(nóng)作物的移栽工作效率。全武生等［2］設(shè)計(jì)了500 kV四分裂輸電線路防震錘檢修機(jī)器人，這種機(jī)器人具有較強(qiáng)的自動(dòng)作業(yè)能力。于庚等［3］提出了深海作業(yè)型機(jī)器人總體設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了性能分析。鮑明松等［4］設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式的農(nóng)業(yè)耕耘培土機(jī)，但是針對(duì)田間管理方面的設(shè)計(jì)成果仍然存在部分缺陷。

在植保工作中使用的移動(dòng)平臺(tái)是目前我國(guó)學(xué)術(shù)界和研究專(zhuān)家急于突破的領(lǐng)域方向，傳統(tǒng)的植保設(shè)備包含無(wú)人機(jī)植保和高地植保設(shè)備［5］，因?yàn)檗r(nóng)作物種植通常是以山丘丘陵為主的田壟，因此高地植保設(shè)備難以投入到田間作業(yè)中，難以滿(mǎn)足農(nóng)產(chǎn)品后期的植保工作需求。目前，我國(guó)在農(nóng)業(yè)作業(yè)期間仍然采用以人工式打藥機(jī)為主的植保工作體系，但是因?yàn)檗r(nóng)作物的種類(lèi)多樣且數(shù)量較大，因此需要投入較多的勞動(dòng)力，并且在人力工作期間也容易對(duì)部分農(nóng)作物造成損傷。

為了有效解決此類(lèi)問(wèn)題，筆者提出了一種以三輪結(jié)構(gòu)為主體架構(gòu)的移動(dòng)平臺(tái)。該平臺(tái)具有較強(qiáng)的田頭轉(zhuǎn)向功能，因其自身具備穩(wěn)定的臨界條件，這些條件能夠幫助移動(dòng)平臺(tái)計(jì)算并分析側(cè)傾角的上限，若車(chē)速發(fā)生變化則移動(dòng)平臺(tái)也會(huì)隨之開(kāi)展動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，確保移動(dòng)平臺(tái)能夠在田壟作業(yè)期間正常進(jìn)行工作。為了確保該平臺(tái)的實(shí)用性和穩(wěn)定性，筆者通過(guò)相關(guān)的試驗(yàn)方案來(lái)論證該平臺(tái)設(shè)計(jì)成果是否可靠。

1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 整體結(jié)構(gòu)

此次設(shè)計(jì)中機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的關(guān)鍵性參數(shù)如下：型號(hào)輪式，質(zhì)量60 kg，長(zhǎng)×寬×高1.0 m×0.4 m×0.9 m，平均作業(yè)速度0.3 m/s，軸距0.6 m，后輪間距0.2 m，質(zhì)心高度0.21 m。

移動(dòng)平臺(tái)包含傳動(dòng)系統(tǒng)、噴藥系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和車(chē)身構(gòu)成，具體如圖1所示。其中，傳統(tǒng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)減速器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成，車(chē)身包含龍門(mén)架和車(chē)架等，而轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包含轉(zhuǎn)向減速器、前輪轉(zhuǎn)角傳感器等［6］。

1.2 工作原理

在實(shí)際工作期間，工作人員會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)對(duì)輪式機(jī)器人進(jìn)行有效控制，而構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的核心在于SBUS接收器。這種接收器能夠通過(guò)串口傳輸與微控制器之間形成有效互動(dòng)，而其中的遙控器和工作人員則構(gòu)成了人機(jī)交互，這樣才能夠支持工作人員隨時(shí)針對(duì)田間情況進(jìn)行操作，通過(guò)2.4 GHz頻道和串口傳輸來(lái)完成對(duì)整個(gè)噴霧系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的控制，具體工作原理如圖2所示。其中，動(dòng)力系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在實(shí)際工作期間主要通過(guò)直流電流和驅(qū)動(dòng)器來(lái)進(jìn)行工作，最終通過(guò)遙控系統(tǒng)與噴藥系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的連接來(lái)完成對(duì)輪式機(jī)器人的控制。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從圖3可以看出，在設(shè)計(jì)期間需要針對(duì)移動(dòng)平臺(tái)的傳送系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改動(dòng)。考慮到各種因素，該試驗(yàn)使用后輪驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建，其設(shè)計(jì)原理是利用控制器來(lái)完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的操控，以此提供相關(guān)的動(dòng)力。在設(shè)計(jì)期間需要將電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和STM32單片機(jī)來(lái)構(gòu)成相關(guān)的控制器，通過(guò)對(duì)單片機(jī)所傳輸?shù)腜WM信號(hào)進(jìn)行接收并調(diào)控，以此來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向電機(jī)的工作速度和工作性能。

考慮到設(shè)計(jì)的合理性，在設(shè)計(jì)期間需要針對(duì)移動(dòng)平臺(tái)在水平面工作期間所遭受的阻力進(jìn)行計(jì)算，所遇到的阻力來(lái)源于滾動(dòng)阻力Ff和空氣阻力Fw，除了這2種阻力外還包括平臺(tái)本身所具備的重力阻力Fi，同時(shí)包含加速期間所形成的加速阻力Fj，因此輪式機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)在行使期間所需要遭受的阻力如下：

F=Ff+Fw+Fi+Fj（1）

輪式機(jī)器人在日常工作期間所產(chǎn)生的速度普遍較低［7］，因此需要將初始速度設(shè)為固定值，這樣才能避免加速阻力對(duì)整體輪式機(jī)器人平臺(tái)造成過(guò)大的影響，其中重力阻力和滾動(dòng)阻力與車(chē)身自身的重力成正比。

Fw=Ff+Fi=G（f+i）（2）

i=tana（3）

式中：Fw為空氣阻力，單位N；

G為車(chē)身自身的重力，單位N；

f為滾動(dòng)摩擦因數(shù)，取0.1；

i為道路坡度；

a為道路坡道角。

通常情況下田壟的通道結(jié)構(gòu)均為T(mén)型，在輪式移動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)彎期間車(chē)輪會(huì)更加靠近田壟的一面［8］，因此需要將壟坡底部的坡腳設(shè)置為30°。通過(guò)式（1）和式（3）可以計(jì)算出，在此期間移動(dòng)平臺(tái)所遇到的行駛阻力為408 N。

為了保證移動(dòng)平臺(tái)能夠照常繼續(xù)行駛，需要確保車(chē)輪所提供的驅(qū)動(dòng)力超出其所具備的行駛阻力，而在此期間安全系數(shù)應(yīng)設(shè)置為1.5，即

f>1.5Fw=612 N

電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式：

Ft=Ttq/r=9 550 p/（nr）（4）

式中：Ttq為驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩，單位N·m；

r為驅(qū)動(dòng)輪半徑，取150 mm；

p為電機(jī)額定功率，單位kW；

n為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，單位r/min。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。針對(duì)該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力和安全行駛阻力進(jìn)行計(jì)算，選擇一個(gè)額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min和額定功率750 W的直流無(wú)刷電機(jī)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)增設(shè)一個(gè)具有良好工作性能的減速器，因此在設(shè)計(jì)期間該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力為637 N，符合田間工作的性能標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)期間選擇三輪模型來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能確保輪式機(jī)器人在田間工作轉(zhuǎn)向期間能夠降低轉(zhuǎn)向輪陷入田壟當(dāng)中的深度，提升轉(zhuǎn)向控制性能。此外，為了確保從根本上提升三輪車(chē)模型系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，選擇雙輪機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種雙輪機(jī)構(gòu)能夠極大程度上加大地面與系統(tǒng)的接觸面積，適當(dāng)減小移動(dòng)平臺(tái)在轉(zhuǎn)向期間的前輪側(cè)偏角。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

此次設(shè)計(jì)用步進(jìn)電機(jī)來(lái)充當(dāng)轉(zhuǎn)向電機(jī)，這種電機(jī)只有單軸能夠進(jìn)行電能輸出，其中的步距角參數(shù)為1.8°，而精度參數(shù)為5%。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)期間要將電機(jī)與轉(zhuǎn)向軸之間進(jìn)行連接，該設(shè)計(jì)使用減速器來(lái)進(jìn)行連接，以提升并優(yōu)化轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)扭矩，防止步進(jìn)電機(jī)在工作期間存在誤差，另外還要設(shè)置相關(guān)的編碼器，以此來(lái)構(gòu)建轉(zhuǎn)向的閉環(huán)回路，從根本上提升轉(zhuǎn)向期間的精準(zhǔn)控制。

該輪式機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)彎半徑如圖6所示，其計(jì)算公式如下：

Ri=l/sinθ（5）

θ=ay/40（6）

式中，l為軸距長(zhǎng)度，θ為前輪轉(zhuǎn)角，a為步距角，y為脈沖頻率。

按照輪式機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑R2與轉(zhuǎn)角的關(guān)系如下：

cosθ=R1+R2-M/（2R1R2）（7）

M=l2+（N/2）2（8）

式中，M為前輪與后內(nèi)側(cè)輪間距，N為后輪間距。

3 多體動(dòng)力學(xué)性能分析

3.1 移動(dòng)平臺(tái)車(chē)身建模和仿真分析

此次設(shè)計(jì)主要是使用了RecurDyn軟件來(lái)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，在此期間應(yīng)用相對(duì)坐標(biāo)系和相對(duì)遞歸算法構(gòu)建出符合車(chē)身的多體動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)的仿真模型如圖7所示。

從圖7可以看出，這種移動(dòng)平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在仿真設(shè)計(jì)的建模階段需要針對(duì)平臺(tái)中的行駛系統(tǒng)展開(kāi)深入分析，在分析期間因?yàn)樵O(shè)計(jì)內(nèi)容較為復(fù)雜，將其分解為以下設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：

首先，需要針對(duì)工作部件中較為煩瑣和復(fù)雜的部分進(jìn)行優(yōu)化，最終以缸體的形式展現(xiàn)出來(lái)，利用加載運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方式來(lái)展開(kāi)相關(guān)的仿真工作。

其次，適當(dāng)減少了不重要的非工作部件，其中包含大量的螺母和螺栓。

最后，利用三維測(cè)量和計(jì)算的方式來(lái)展開(kāi)模型的參數(shù)計(jì)算。筆者認(rèn)為參數(shù)是影響此次仿真設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，因此要確保參數(shù)的正確性和精準(zhǔn)性。通過(guò)計(jì)算得出該模型的缸體數(shù)目為5，自由度為6，而運(yùn)動(dòng)副數(shù)目為4。在仿真軟件中要先通過(guò)對(duì)前后輪展開(kāi)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)副添加，這樣才能展開(kāi)接下來(lái)的轉(zhuǎn)彎半徑測(cè)量仿真工作。

從圖8可以看出，該移動(dòng)平臺(tái)在設(shè)計(jì)期間最終呈現(xiàn)出來(lái)的前輪轉(zhuǎn)角參數(shù)為50°，而轉(zhuǎn)彎半徑的參數(shù)為0.8 m，與設(shè)計(jì)內(nèi)容相符。

3.2 ?機(jī)器人轉(zhuǎn)向半徑測(cè)試

如圖9所示，在輪式機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)期間的最小轉(zhuǎn)彎半徑需要維持與平臺(tái)前輪轉(zhuǎn)角之間的同向性，在此情況下進(jìn)行一圈低速自轉(zhuǎn)能夠獲得轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)車(chē)輪與外側(cè)車(chē)輪之間所生成的內(nèi)外側(cè)軌跡，在這種情況下需要針對(duì)這種內(nèi)外側(cè)軌跡進(jìn)行測(cè)量［9］，通過(guò)測(cè)量結(jié)果能夠得出移動(dòng)平臺(tái)在維持前輪轉(zhuǎn)角為50°時(shí)內(nèi)輪轉(zhuǎn)彎半徑為0.78 m，這樣才能符合相關(guān)的轉(zhuǎn)向半徑標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 移動(dòng)穩(wěn)定性臨界條件分析

移動(dòng)平臺(tái)側(cè)向傾斜角是評(píng)估移動(dòng)平臺(tái)安全穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)，傾斜角的增加能夠提升移動(dòng)平臺(tái)的側(cè)翻概率，車(chē)身自身出現(xiàn)側(cè)翻的臨界條件是要確保重心低于地輪，如圖10所示。

因?yàn)橐苿?dòng)平臺(tái)需要采取相關(guān)的農(nóng)業(yè)作業(yè)，在作業(yè)工作階段平臺(tái)若出現(xiàn)抖動(dòng)的情況會(huì)導(dǎo)致作業(yè)質(zhì)量嚴(yán)重下降或上升，因此在此次仿真分析期間需要針對(duì)輪式機(jī)器人在不同速度條件下所產(chǎn)生的側(cè)傾角方差來(lái)充當(dāng)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)平臺(tái)指標(biāo)。該指標(biāo)能夠評(píng)估并代表該平臺(tái)所具備的平穩(wěn)性指標(biāo)，需要針對(duì)平穩(wěn)性相對(duì)較高的移動(dòng)速度范圍進(jìn)行適當(dāng)定位。

3.4 壟間行走仿真分析

在進(jìn)行田間工作期間輪式機(jī)器人的平穩(wěn)性與田間平穩(wěn)性和車(chē)輛行駛速度之間存在著必然的關(guān)聯(lián)性，因此需要針對(duì)不同速度條件下的行駛速度和穩(wěn)定性進(jìn)行分別記錄［10］。此次仿真分析期間設(shè)置了0.8、1.0、1.3 m/s 3種速度（圖11），要確保輪式機(jī)器人在壟間行駛期間的側(cè)傾角上限為±2°左右，這樣才能確保車(chē)身所呈現(xiàn)的振動(dòng)趨勢(shì)與起伏狀態(tài)相同，因?yàn)閴艤系撞康钠椒€(wěn)性相對(duì)較高，因此在側(cè)傾角和振幅上限都會(huì)隨著車(chē)速波動(dòng)而改變。此次仿真分析在采集期間需要用3種不同的田壟參數(shù)來(lái)進(jìn)行仿真，對(duì)輪式機(jī)器人壟間行駛速度進(jìn)行仿真分析，測(cè)試出其中的側(cè)傾角變化和移動(dòng)穩(wěn)定性變化，如圖12所示。當(dāng)輪式機(jī)器人的速度較高時(shí)，側(cè)傾角和其方差也會(huì)顯著增加，而行駛的平穩(wěn)性則會(huì)隨之降低。

4 行駛穩(wěn)定性試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)方法 在試驗(yàn)期間因?yàn)檗r(nóng)田作業(yè)后期在實(shí)驗(yàn)基地展開(kāi)，因此主要通過(guò)直線行駛和田間試驗(yàn)（圖13）2種試驗(yàn)方法來(lái)開(kāi)展試驗(yàn)。通過(guò)定速行駛試驗(yàn)方法開(kāi)展測(cè)試，利用電子陀螺儀對(duì)不同速度條件下車(chē)身側(cè)傾角的參數(shù)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)最終得出的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)分辨并判斷出輪式機(jī)器人在壟間行駛速度上限，針對(duì)機(jī)器人在進(jìn)行田間轉(zhuǎn)向期間所存在的缺陷測(cè)量車(chē)身側(cè)傾角上限并及時(shí)修正。

4.2 田間試驗(yàn)

4.2.1 田間勻速行駛試驗(yàn)。

輪式機(jī)器人在勻速行駛期間所展開(kāi)的試驗(yàn)方法是遙控式測(cè)試法，這種方法主要是通過(guò)電子陀螺儀針對(duì)輪式機(jī)器人在不同速度條件下行駛所呈現(xiàn)出的側(cè)傾角，具體如圖14所示。

如圖14所示，在試驗(yàn)期間側(cè)傾角所呈現(xiàn)出來(lái)的波動(dòng)相對(duì)較小，當(dāng)速度參數(shù)為0.8 m/s時(shí)，側(cè)傾角上限為10.30°（圖14a）；當(dāng)速度參數(shù)為1.0 m/s時(shí)，側(cè)傾角上限為11.70°（圖14b）；當(dāng)速度參數(shù)為1.3 m/s，側(cè)傾角上限達(dá)到14.00°（圖14c）。在此期間要確保試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果存在同向性，因此在實(shí)際仿真期間輪式機(jī)器人的最佳作業(yè)速度為1.0 m/s左右。

4.2.2 最大側(cè)傾角試驗(yàn)。

在進(jìn)行側(cè)傾角上限試驗(yàn)期間將移動(dòng)作業(yè)速度上限設(shè)置為1.0 m/s，通過(guò)若干次試驗(yàn)結(jié)果后將田間轉(zhuǎn)向側(cè)傾角上限測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)測(cè)量出輪式機(jī)器人在進(jìn)行田間轉(zhuǎn)向期間車(chē)身的側(cè)傾角上限為14.00°，并且在實(shí)際試驗(yàn)期間車(chē)身并沒(méi)有發(fā)生側(cè)翻的現(xiàn)象。綜上可知，此次設(shè)計(jì)較為成功，能夠在田間工作期間完成常規(guī)的農(nóng)業(yè)作業(yè)，并且難以發(fā)生側(cè)翻的現(xiàn)象，能夠滿(mǎn)足大多數(shù)農(nóng)戶(hù)對(duì)輪式機(jī)器人的使用需求和移動(dòng)平臺(tái)對(duì)輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)需求。通過(guò)測(cè)試能夠得出輪式機(jī)器人在水平面工作期間可以達(dá)到的最小轉(zhuǎn)彎半徑參數(shù)為0.8 m，當(dāng)車(chē)身速度參數(shù)為1.0 m/s、側(cè)傾角上限參數(shù)為14.00°時(shí)，輪式機(jī)器人在實(shí)際工作期間表現(xiàn)出較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)彎性能。

5 結(jié)論

（1）考慮到農(nóng)業(yè)作業(yè)所處的工作環(huán)境需要針對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行新的仿真設(shè)計(jì)，要確保能夠符合預(yù)期的作業(yè)效果，確保能夠符合機(jī)器人田間直線行駛和田頭轉(zhuǎn)向等基本需求。

（2）主要使用RecurDyn仿真軟件來(lái)開(kāi)展相關(guān)的仿真試驗(yàn)，要確保前輪轉(zhuǎn)角參數(shù)與轉(zhuǎn)彎半徑符合預(yù)期的設(shè)計(jì)，要確保在壟間行走期間輪式機(jī)器人的穩(wěn)定性。

（3）利用不同的試驗(yàn)手段針對(duì)輪式機(jī)器人的穩(wěn)定性來(lái)進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，以確保輪式機(jī)器人在田間行駛期間的功能和性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試結(jié)果表明該機(jī)器人和其移動(dòng)平臺(tái)可以在田壟間行駛并擁有較高的穩(wěn)定性和安全性，搖擺的幅度相對(duì)較小，并不會(huì)破壞農(nóng)作物。

參考文獻(xiàn)

［1］ 成艷真.基于VR場(chǎng)景設(shè)計(jì)的采摘機(jī)器人協(xié)同作業(yè)分析［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2020，42（12）：194-199.

［2］? 全武生，江維，張安，等.500kV四分裂輸電線路防震錘檢修機(jī)器人機(jī)型設(shè)計(jì)與優(yōu)化［J］.電力科學(xué)與工程，2020，36（4）：70-78.

［3］? 于庚，凌宏杰，王志東，等.深海作業(yè)型機(jī)器人總體設(shè)計(jì)及性能分析［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2020，42（7）：90-95.

［4］? 鮑明松，孫洪陽(yáng)，孫增良，等.無(wú)人機(jī)與消防機(jī)器人協(xié)同偵察滅火作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電子測(cè)試，2020（7）：130-132.

［5］? 苑葵，李素靜.基于PLC的采摘機(jī)器人作業(yè)路徑避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2020，42（10）：247-250.

［6］? 李贇釗，袁銳波，徐成現(xiàn).草莓采摘機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程，2021，59（8）：69-72.

［7］? 何東健，張庭鋒，李邦國(guó)，等.除草機(jī)器人機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（18）：201-205.

［8］? 陳思羽，邱學(xué)華，陳晨.智能草莓田間管理機(jī)器人的設(shè)計(jì)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（10）：179-181.

［9］? 王先偉，吳明暉，周俊，等.采茶機(jī)器人導(dǎo)航避障及路徑規(guī)劃研究［J］.農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程，2019，57（12）：121-124.

［10］? 林鵬.一種靈巧作業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與標(biāo)定方法［D］.大連：大連理工大學(xué)，2019.