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柑橘采摘机器人末端执行器研究

作　者: 张水波
导　师: 张立彬；杨庆华
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 机器人 柑橘采摘 末端执行器 气动 机械特性
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


果蔬采摘作业在农业生产中是一个十分重要的环节,而柑橘生产是浙江省水果生产的主要产业之一,柑橘的人工采摘是柑橘生产过程中最为耗时和费力的环节。末端执行器作为机器人与外界环境互相作用的最后执行部件一直受到研究人员的关注。尤其是在农业机器人研究领域,由于机器人操作对象的特殊性,末端执行器的研究成为了农业机器人特别是果蔬采摘机器人的关键技术之一。本文通过研究基于机器人采摘的柑橘机械特性,进而研究柑橘果实抓持和果枝分离的关键技术。研究设计一种基于气动柔性驱动器FPA的末端执行器,用于柑橘采摘,建立其实现采摘和抓持过程的数学模型。该执行器具有充分的柔顺性和安全性,对采摘对象—柑橘的损伤极小。本文首先研究一种基于气动柔性驱动器FPA的新型弯曲关节,研究其基本特性,建立了该新型弯曲关节的转角静态模型和输出力静态模型,并进行了实验验证。并对柑橘果实的压缩特性和摩擦特性以及果柄的切割特性进行了实验研究,为设计柑橘采摘末端执行器的三指手爪和切割结构提供依据。本文通过对设计的三指手爪对球果的抓取特征进行分析和研究进一步建立了手爪抓持球果的动态通用数学模型,为实现对手爪实现采摘过程中的稳定抓持球果过程的准确控制;运用锯切原理对末端执行器采用的圆锯切割方式进行了锯切特性分析,建立了柑橘果柄切割的经验公式,并进一步对上述模型进行了仿真和实验研究。

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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