基于D-H法的果园作业平台工作空间分析与试验

摘要

针对蒙特卡洛方法分析果园作业平台工作空间存在边界不清、点浪费等问题,该研究采用D-H法建立了作业平台运动学模型,利用U形反正弦分布函数改进了蒙特卡洛方法,得到其工作空间点云图.考虑农机农艺融合和工作人员舒适度,分析了平台理想工作空间;采用网格化算法对改进前后生成的工作空间进行分析,改进后最底层与最顶层边界层面积分别增大180.70％和102.69％,表明边界清晰度明显提高;改进后在X、Y、Z三个方向的空间差异系数较改进前分别降低了6.92％、8.99％、2.64％.利用高速摄像机对平台参考点跟踪测试,平台参考点的实测值与计算值最大差值仅为6.2 mm;实际果园试验结果表明,平台参考点实际工作空间与可达工作空间在X、Y、Z方向最大值、最小值均值的差异系数分别为0.27％、0.76％和0.01％,改进方法有效.该研究为果园作业平台结构参数优化、智能控制和同类农业机械工作空间分析提供理论参考.