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作者：马振凯;白丰;温宝琴;蒙贺伟;
单位：石河子大学机械电气工程学院;现代农业机械兵团重点实验室;
摘要：为改善植保无人机喷施作业能力，实现对靶向区域作物的精准喷施和雾滴有效覆盖，避免药液喷洒不均匀或漏喷、重喷的情况发生，设计了一种植保无人机用三自由度喷雾机械臂。首先，采用改进D-H法建立了机械臂运动学模型，根据齐次变换推导出运动学方程。喷洒作业时，可利用运动学分析协调控制机械臂各关节参数，调整喷头的喷幅大小、喷洒角度与随动桨叶转速。其次，通过蒙特卡洛变换结合关节变量分析机械臂工作空间，获得了喷头沿x、y、z轴的运动范围，并利用凸包函数提取已生成的三维图边界点，形成一个包络空间，对其三角剖分求解体积，进而分析机械臂连杆偏距、大臂杆长、末端喷杆长度与各关节变量对工作空间体积的影响规律。然后，利用七次多项式在有效工作空间内规划喷头喷洒运动轨迹，绘制运动过程中各关节的位移、速度、加速度变化曲线。最后，建立喷雾机械臂动力学模型，进行喷洒运动仿真。根据上述模型设计、工作空间与喷洒运动分析，验证了机械臂的结构性能。
关键词：植保无人机;;喷雾机械臂;;改进D-H法;;工作空间分析;;七次多项式
基金资助：石河子大学高层次人才项目(RCZK2018C34);; 现代农业机械兵团重点实验室开放课题(XDNJ2023005)
