脐橙采摘机器人末端执行器设计与试验

TP241.3%S225.93; 针对脐橙无损采摘的需求,基于欠驱动原理设计了一种双V型手指脐橙采摘机器人末端执行器,主要由吸附机构、夹持机构和旋切机构3部分组成,吸附机构可以实现果实与果簇快速分离,夹持机构能够对果实进行无损稳定夹持,旋切机构可以将果实与果梗快速分离.建立脐橙数学模型并分析了手指工作空间.依据夹持机构的受力分析,并对关键部件进行了选型.结合电阻式薄膜压力传感器设计了手指的力反馈系统,使夹持机构达到稳定无损采摘要求.搭建末端执行器实体样机,以步进电机转速为因素,以单果采摘时间、采摘成功率和损伤率为指标,进行了105次采摘试验,根据试验结果,选取250 r/min作为最佳步进电机...

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Published in农业工程学报 Vol. 34; no. 12; pp. 53 - 61
Main Authors 徐丽明, 刘旭东, 张凯良, 邢洁洁, 袁全春, 陈俊威, 段壮壮, 马帅, 于畅畅
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国农业大学工学院,北京,100083 15.06.2018
Subjects
机器人
设计
控制
无损采摘
design
end-effector
末端执行器
脐橙
control
nondestructive picking
robots
navel orange
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.2018.12.007

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Summary:TP241.3%S225.93; 针对脐橙无损采摘的需求,基于欠驱动原理设计了一种双V型手指脐橙采摘机器人末端执行器,主要由吸附机构、夹持机构和旋切机构3部分组成,吸附机构可以实现果实与果簇快速分离,夹持机构能够对果实进行无损稳定夹持,旋切机构可以将果实与果梗快速分离.建立脐橙数学模型并分析了手指工作空间.依据夹持机构的受力分析,并对关键部件进行了选型.结合电阻式薄膜压力传感器设计了手指的力反馈系统,使夹持机构达到稳定无损采摘要求.搭建末端执行器实体样机,以步进电机转速为因素,以单果采摘时间、采摘成功率和损伤率为指标,进行了105次采摘试验,根据试验结果,选取250 r/min作为最佳步进电机转速,此时单果采摘时间为1.76 s,采摘成功率为94.28%,损伤率为0.该文研究的脐橙采摘末端执行器采摘速度高、控制难度低、与机械臂集成度高,可为脐橙采摘机器人的整体研发提供参考.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2018.12.007