农业机械学报

作者：鲍秀兰，任梦涛，马萧杰，高胜童，包有刚，李善军

单位：华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,

关键词：球形果蔬;采摘机器人;灵巧手;无损抓取;接触力优化;力封闭

基金：湖北省农机装备补短板核心技术应用攻关项目(HBSNYT202219)和国家重点研发计划项目(2020YFD1000101)

针对末端执行器采摘作用力与果蔬匹配性差,导致损伤率较高、通用性偏低的问题,提出一种基于灵巧手的球形果蔬无损抓取接触力优化方法。分析球形果蔬采摘的分离方案,建立有摩擦无损点接触模型,以采摘期的水蜜桃为研究对象,试验测定指尖材料与水蜜桃的静摩擦因数和无损接触参数。基于旋量理论建立多指灵巧手的运动学模型以及雅可比矩阵,分析果蔬采摘的力平衡约束,构建关节接触点果蔬的力位映射模型,提出基于最小作用力的灵巧手抓取规划方法,以采摘水蜜桃为例进行求解分析,基于快速非支配排序遗传算法(Nondominated sorting genetic algorithm II,NSGAII)实现接触力的多目标寻优。水蜜桃采摘试验结果表明,该方法能实现对半径为2.6~8cm水蜜桃的稳定抓取与采摘,有效避免采摘过程中果蔬损伤,实际测量值与理论计算值平均绝对接触力误差为0.39N,采摘成功率为92%,无损率为97.8%,平均采摘时间为10.3s,满足灵巧手无损稳定采摘的需求。

来源：2025年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

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