[发明专利]基于仿鼹鼠和农艺的丘陵产田六杆深松机构的创成方法

权利要求书

1.一种基于仿鼹鼠和农艺的丘陵产田六杆深松机构的创成方法，依次包括以下步骤：

第1步：将鼹鼠前足刨土轨迹映射为仿生深松轨迹；

第2步：结合深松农艺要求，对仿生深松轨迹进行改进以尽可能小幅度地扰动浅层土壤，以改进后的仿生深松轨迹作为目标轨迹；

第3步：选取16个型值点对连续的目标轨迹离散化处理，作为目标轨迹点；

第4步：以史蒂芬森Ⅲ型六杆机构为例，写出轨迹发生点的位置函数；

第5步：建立史蒂芬森Ⅲ型六杆机构轨迹生成综合任务的优化模型；

第6步：采用改进的差分算法求解所述第5步中建立的优化模型，得到机构参数的最优解；

第7步：依据所述第6步中求解出最优解，设计可复现目标轨迹的史蒂芬森Ⅲ型六杆深松机构。

2.根据权利要求1所述的基于仿鼹鼠和农艺的丘陵产田六杆深松机构的创成方法，其特征在于：所述第1步中，由于鼹鼠前足刨土轨迹所在的平面段与地面垂直，而深松机构需要在与地面平行的平面上实现松土运动，因此将鼹鼠前足刨土轨迹翻转使其中的平面段露出地面并且与地面平行；又按照深松耕深与鼹鼠前足实际刨土深度的比例类比放大，得到仿生深松轨迹。

3.根据权利要求2所述的基于仿鼹鼠和农艺的丘陵产田六杆深松机构的创成方法，其特征在于：所述第2步中，结合深松农艺要求，对原仿生轨迹的出土段进行内凹式的改进，以使复现改进后仿生深松轨迹的深松机构扰动完底层土壤后，立刻抽离浅层土壤，避免对浅层土壤造成大面积的扰动。

4.根据权利要求3所述的基于仿鼹鼠和农艺的丘陵产田六杆深松机构的创成方法，其特征在于：所述第3步中的离散化处理，是将16个型值点分散到目标轨迹上，两个相邻点的距离之比小于2。

5.根据权利要求4所述的基于仿鼹鼠和农艺的丘陵产田六杆深松机构的创成方法，其特征在于：所述第4步中，所述史蒂芬森Ⅲ型六杆机构中，第二连杆EF上的P点位置预期实现目标轨迹，即轨迹发生点；轨迹发生点P的位置函数为：

其中：

α为第二连杆EF与水平方向的锐角夹角，ψ为第一连杆BC与水平方向的锐角夹角，p₁和q₁为确定E点在第一连杆的位置向量，p₂和q₂为确定P点在第二连杆的位置向量，A与B分别为曲柄的转动轴线和摆动点，A点同时也作为坐标原点，x_B、y_B为B点的坐标。

6.根据权利要求5所述的基于仿鼹鼠和农艺的丘陵产田六杆深松机构的创成方法，其特征在于：所述第5步中，所建立的史蒂芬森Ⅲ型六杆机构轨迹生成综合任务的优化模型为：

式中：代表目标轨迹点的坐标，代表有时序规律的发生轨迹点的坐标；X为由所有设计变量组成的向量；N＝16，代表理想目标轨迹点的个数；h₁(X)在解向量满足格拉索夫条件时取0，否则取1；h₂(X)在θ₂增幂或降幂排列时取0，反之取1；h₃(X)在满足条件(3)时取0，反之取1；M为惩罚系数，取100。