技術特征：

1.混合驅動五桿花卉盤栽機構的參數優(yōu)化方法，其特征在于：該方法具體如下：

1構建混合驅動五桿花卉盤栽機構

混合驅動五桿花卉盤栽機構包括常速電機、可調速電機、搖桿、連桿一、曲柄、機座和T形移栽臂；所述的T形移栽臂包括移栽凸輪、撥叉、彈簧座、彈簧、轉動片、秧針、推苗爪、推苗桿和殼體；移栽凸輪、撥叉、彈簧座和彈簧均設置在殼體內；所述曲柄的一端固定在常速電機的輸出軸上，另一端與T形移栽臂的殼體底部鉸接于點D；常速電機的底座固定在機座上；曲柄與T形移栽臂殼體鉸接的那端固定移栽凸輪；所述搖桿的一端固定在可調速電機的輸出軸上，另一端與連桿一的一端鉸接于點B；可調速電機的底座固定在機座上；所述連桿一的另一端與T形移栽臂殼體的內端鉸接于點C；常速電機驅動曲柄，曲柄的角速度大小和方向不變；常速電機由單片機控制轉速、轉向和啟停；可調速電機采用伺服電機，可調速電機通過控制單片機發(fā)出的脈沖調節(jié)搖桿的角速度大小和方向；所述撥叉的中部與殼體鉸接，底部與移栽凸輪構成凸輪副，頂部弧形塊與彈簧座構成摩擦力方向與推苗桿成一夾角的滾動摩擦副；所述彈簧座與推苗桿固定；推苗桿與殼體構成滑動副；推苗桿尾部與殼體通過彈簧連接，頭部與推苗爪固定；兩片轉動片對稱鉸接在殼體外，且分別與一根秧針的尾部固定；兩根秧針的頭部分別穿過推苗爪兩側的安裝孔；

2構建混合驅動五桿花卉盤栽機構的逆向設計模型

2.1：將T形移栽臂等效為連桿二和連桿三，則連桿一和曲柄與T形移栽臂的裝配關系等效為：曲柄的另一端與連桿三的內端鉸接于點D；連桿一的另一端與連桿二的一端鉸接于點C；連桿二的另一端與連桿三的內端固聯(lián)；連桿三的外端自由設置，連桿三的外端端點等效為秧針的頭部尖點；

2.2：建立直角坐標系，設計混合驅動五桿花卉盤栽機構的目標移栽軌跡，給定目標移栽軌跡上的數據點，首末數據點重合，通過三次非均勻B樣條擬合控制點，并根據德布爾遞推公式計算得到目標移栽軌跡曲線上的其它點坐標；

2.3：反求混合驅動五桿花卉盤栽機構的角位移規(guī)律；目標移栽軌跡點坐標即為連桿三外端端點F的運動軌跡點坐標，根據常速電機的輸出軸中心E橫坐標x_E、縱坐標y_E以及連桿三外端端點F的運動軌跡點與常速電機的輸出軸中心E的最大距離和最小距離求得：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_4=\frac{\max \left(\sqrt{{\left(y_F-y_E\right)}^2+{\left(x_F-x_E\right)}^2}\right)-\min \left(\sqrt{{\left(y_F-y_E\right)}^2+{\left(x_F-x_E\right)}^2}\right)}{2}\\ L_5=\frac{\max \left(\sqrt{{\left(y_F-y_E\right)}^2+{\left(x_F-x_E\right)}^2}\right)+\min \left(\sqrt{{\left(y_F-y_E\right)}^2+{\left(x_F-x_E\right)}^2}\right)}{2}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中，L₄為曲柄長度、L₅為連桿三長度；

在求得L₄和L₅的基礎上，利用反正切和反余弦函數求得曲柄與水平軸x的夾角θ₄：

${\mathrm{\θ}}_4={\tan }^{-1}\left(\frac{y_F-y_E}{x_F-x_E}\right)\±{\cos }^{-1}\left(\frac{L_4^2+L_5^2-\[{\left(y_F-y_E\right)}^2+{\left(x_F-x_E\right)}^2\]}{2\·L_4\·L_5}\right)---\left(2\right)$

式(2)中，連桿三外端端點F由目標移栽軌跡最遠點向最近點運動過程中取正號，由目標移栽軌跡最近點向最遠點運動過程中，取負號；

在求得θ₄的基礎上，計算連桿三內端鉸接點D坐標：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_D=x_E+L_4\·cos\left({\mathrm{\θ}}_4\right)\\ y_D=y_E+L_4\·sin\left({\mathrm{\θ}}_4\right)\end{array}\right.---\left(3\right)$

利用反正切直接求得連桿三與水平軸x的夾角θ₅：

${\mathrm{\θ}}_5={\tan }^{-1}\left(\frac{y_F-y_D}{x_F-x_D}\right)---\left(4\right)$

利用桿長關系可求得連桿二的鉸接點C坐標：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_C=x_D+L_5\·cos({\mathrm{\θ}}_5+\mathrm{\β})\\ y_C=y_D+L_5\·sin({\mathrm{\θ}}_5+\mathrm{\β})\end{array}\right.---\left(5\right)$

式(5)中，β為連桿二與連桿三之間的夾角；

根據可調速電機的輸出軸中心A橫坐標x_A、縱坐標y_A、搖桿長度L₁和連桿一長度L₂求解搖桿與水平軸x的夾角θ₁：

${\mathrm{\θ}}_1={\tan }^{-1}\left(\frac{y_C-y_A}{x_C-x_A}\right)\±{\cos }^{-1}\left(\frac{L_1^2+L_2^2-\[{(y_C-y_A)}^2+{(x_C-x_A)}^2\]}{2\·L_1\·L_2}\right)---\left(6\right)$

式(6)中，連桿三外端端點F由目標移栽軌跡最遠點向最近點運動過程中取正號，由目標移栽軌跡最近點向最遠點運動過程中取負號；

在求得θ₁的基礎上，利用三角函數求得連桿一的鉸接點B坐標：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_B=x_A+L_1\·cos\left({\mathrm{\θ}}_1\right)\\ y_B=y_A+L_1\·sin\left({\mathrm{\θ}}_1\right)\end{array}\right.---\left(7\right)$

利用反正切直接求得連桿一與水平軸x的夾角θ₂：

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{y_C-y_B}{x_C-x_B}\right)---\left(8\right)$

2.4：求得目標移栽軌跡上每一點對應的θ₁值與θ₄值后，確定θ₁與θ₄的函數關系，得到搖桿和曲柄的運動規(guī)律，即得到常速電機和可調速電機的控制參數；

3參數優(yōu)化設計

通過優(yōu)化搖桿長度L₁、連桿一長度L₂、可調速電機的輸出軸中心坐標、常速電機的輸出軸中心坐標、連桿二與連桿三的夾角β，使得可調速電機避免過大的角加速度波動，參數優(yōu)化具體如下：

首先，遺傳算法的參數為：遺傳種群大小設置為80，最大進化代數設置為100，變異概率設置為0.01，交叉概率設置為0.8；

其次，減小遺傳算法優(yōu)化時間：目標移栽軌跡上每間隔十個點定義為一個優(yōu)化點i，i＝1,2,3，···；

最后，根據曲柄的轉動規(guī)律需要滿足角位移單調性的要求，并且需要滿足動力學要求和電機控制要求，以及減小搖桿的加速度要求，混合驅動五桿花卉盤栽機構具體優(yōu)化設計為：

目標：F＝min[max(θ₁(i+1)-θ₁(i))]；

變量：X＝[x_E,y_E,x_A,y_A,L₁,L₂,β]；

約束：1)L₄+L₅≥max(s₁)；

2)|L₄-L₅|≥min(s₁)；

3)

4)j₁(m)＝α+π/2+γ；

5)j₁(n)＝π/2+γ；

6)L₁+L₂≥max(s₂)；

7)|L₁-L₂|≥min(s₂)；

8)L₁-L₂+L₃+L₄-L₅≤0；

9)L₁+L₂-L₃+L₄-L₅≤0；

10)L₁-L₂-L₃+L₄+L₅≤0；

11)δ＝[θ₅(m)-θ₄(m)]-[θ₅(n)-θ₄(n)]≥20°；

其中，秧盤的傾角為α＝50°，γ為取苗點處T形移栽臂秧針與缽苗的夾角，這里γ＝0，這樣可以得到取苗時T形移栽臂的角位移；j₁(m)為T形移栽臂秧針在取苗點處與水平軸x的夾角，j₁(n)為T形移栽臂秧針在植苗點處與水平軸x的夾角；由于這里限定了γ＝0，則j₁(m)＝140°，δ為T形移栽臂在取苗點運動到植苗點的過程中移栽凸輪的轉角；

另外，只要約束j₁(m)和j₁(n)就可確?；ɑ芤圃詴r的姿態(tài)目標，m為max(x_f)對應的優(yōu)化點，即取苗點；n為min(y_f)對應的優(yōu)化點，即植苗點；

遺傳算法優(yōu)化結果：X＝[x_E,y_E,x_A,y_A,L₁,L₂,β]

＝[0,-150.00,-267.20,61.87,152.8,324.55,1.19]。

2.根據權利要求1所述的混合驅動五桿花卉盤栽機構的參數優(yōu)化方法，其特征在于：所述的目標移栽軌跡曲線上橫坐標最大值點即取苗點，縱坐標最小值點即植苗點，取苗開始點即環(huán)扣內端點。

3.根據權利要求1所述的混合驅動五桿花卉盤栽機構的參數優(yōu)化方法，其特征在于：單片機連接按鈕，按鈕實現混合驅動五桿花卉盤栽機構初始位置設定；單片機的具體控制原理如下：

①通過按鈕使混合驅動五桿花卉盤栽機構回到初始位置；

②單片機根據參數優(yōu)化設計目標計算可調速電機的轉動規(guī)律，并根據可調速電機的轉動規(guī)律計算常速電機的轉速；

③單片機控制可調速電機按轉動規(guī)律轉動，并控制常速電機按設計轉速轉動，單片機控制脈沖個數實現電機轉動定位，控制脈沖頻率實現電機單圈所需的運行時間；單片機啟動定時器、常速電機和變速電機，變速電機達到設定脈沖個數時停止，該脈沖個數為混合驅動五桿花卉盤栽機構達到一個移栽周期時變速電機所需的脈沖個數；常速電機繼續(xù)運行，定時器繼續(xù)延時；定時器到達設定時間后，即混合驅動五桿花卉盤栽機構一個移栽周期的時間后重新計時，且變速電機啟動；

④混合驅動五桿花卉盤栽機構進行下一個移栽周期，即重復步驟③，直到單片機控制定時器、常速電機和變速電機停止。

4.根據權利要求1或3所述的混合驅動五桿花卉盤栽機構的參數優(yōu)化方法，其特征在于：所述的單片機選用STC15系列芯片。