农业机械学报

作者：贾江鸣，叶玉泽，程培林，胡润泽，武传宇

单位：浙江理工大学,浙江理工大学,浙江理工大学,浙江理工大学,浙江理工大学;浙江省种植装备技术重点实验室,

关键词：细长果蔬; 采摘机器人; 软体气动抓手; 螺旋运动; 响应面; 仿真优化

基金：国家自然科学基金项目（51975537）和浙江省基础公益研究计划项目（LGN18E050002）

为实现细长果蔬的无损采摘，设计一种充气呈螺旋运动的软体气动抓手。对该抓手进行有限元静力学仿真分析，采用3因素3水平的中心组合设计与响应面分析方法，研究各因素对软体气动抓手螺旋特性的交互影响。以软体气动抓手的螺旋直径和螺距为响应值，分别建立二次回归模型，得到模型的决定系数分别为0.998?7和0.935?1，各因素对螺旋直径和螺距的影响显著性顺序从大到小均为：壁厚、内腔室高度、腔室角；以软体气动抓手的仿真直径35?mm、仿真螺距[50?mm,150?mm]为目标函数对各试验因素进行优化，最优设计结果为壁厚2.51?mm、腔室角30.52°、内腔室高度11.91?mm。制作软体气动抓手并进行仿真试验对比，结果表明，螺旋直径与螺距的误差均小于5%。对该抓手在不同气压下的抓取力进行试验，结果显示，软体气动抓手在气压0.13?MPa下至少具有3.37?N的抓取力；通过抓取不同尺寸、不同柔软度细长果蔬的试验证明了软体气动抓手抓取的有效性；以水果黄瓜为采摘对象，在3.6?s内实现了黄瓜的抓取与断梗。

来源：2021年第6期

《农业机械学报》期刊编辑部

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