农业机械学报

作者：魏博，何金银，石阳，蒋光利，张宪宇，马莹

单位：重庆邮电大学,重庆邮电大学,重庆邮电大学,重庆邮电大学,重庆邮电大学,重庆邮电大学,

关键词：采摘机器人;柑橘;末端执行器;欠驱动;柔顺控制

基金：国家自然科学基金项目（61703067）和重庆市大学生创新创业训练计划项目（S201910617015）

为实现柑橘采摘的机械化、智能化，设计了一款欠驱动式柑橘采摘末端执行器。该执行器通过三指充分抓握与偏转的融合控制，实现对不同大小及椭圆度的柑橘的稳定采摘。针对不同尺寸柑橘采摘需求，设计了双连杆并联式手指，在抓握直径差异较大的柑橘时，手指能够自动进行抓取或捏取动作，并实现被动柔顺。通过静力学分析，得到抓取力与电机输出力矩间的关系。针对不同椭圆度柑橘采摘需求，为手指根部添加旋转关节。在建立电机驱动控制系统模型的基础上，提出基于电流反馈的主动柔顺控制策略，指根能够旋转合适的角度使指面与柑橘表面紧密贴合，在防止手指棱边刮伤柑橘表皮的同时，增大接触面积、提高摩擦力。仿真结果表明，该末端执行器结构在运动学方面满足设计要求。制作物理样机并在实验室环境下进行了柑橘抓取试验，试验结果表明采摘执行器针对直径30~100?mm的柑橘抓取成功率为98.3%，平均耗时5.3s。该末端执行器能够针对不同尺寸、不同形状的柑橘实现采摘功能，具有适应性强、抓取稳定、不损伤果实等优点。

来源：2021年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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