苹果采摘机器人末端执行器恒力柔顺机构研制

摘要：

为了减少采摘机器人末端执行器在夹持过程中对果实造成的损伤,该文通过在末端执行器上设置柔顺机构,并对柔顺机构力学性能进行计算,求解果实无损采摘所需的柔顺恒力特性.首先,基于形状函数建立边界条件约束下的柔顺梁非线性常微分控制方程;然后,利用打靶法将上述边值问题重新描述为初值问题,并结合遗传算法进行初值优化求解,采用序列二次规划法优化梁的形状函数,使其在一定变形范围内实现恒力输出;最后,在给出求解所需参数和柔顺机构初始形状参数基础上,以苹果采摘为例,通过优化计算,使柔顺梁对果实的夹持力维持在7.9 N左右,非线性有限元计算和力-位移特性试验验证了计算结果的准确性,多次苹果夹持试验的抓取完好率为95％,验证了该柔顺机构无损夹持苹果的可行性.研究结果可为不同类型果实的恒力夹持提供参考.

关键词：机器人、末端执行器、设计、恒力柔顺机构、打靶法

所属期刊栏目：35

分类号：TP241(自动化技术及设备)

资助基金：上海市科研计划项目16391901700;沪农科推字2018第1-2号、2015第4-1号;上海市工程技术研究中心建设专项17DZ2252300

在线出版日期：2019-07-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：19-25