抓持-旋切式欠驱动双指手葡萄采摘装置设计与试验

发布时间：2021-08-29 19:20

　　针对葡萄的柔性无损采摘要求,基于欠驱动原理和抓持-旋切协同工作方式设计了一种欠驱动双指手葡萄采摘装置,一个电动机通过连杆机构驱动双指四指节手爪从果实中部接近并包络抓取葡萄,复合在双指手上的旋切部件摆动-伸缩带动圆盘刀切断果梗,实现果实与果梗分离。基于此设计思路,首先通过葡萄赤道面直径分析确定了欠驱动手指机构指节尺寸与转角范围,然后通过建立欠驱动手指机构静力学模型,基于传力最优和接触力均布的要求确定了驱动连杆尺寸,结合接触力分析和葡萄挤压破裂试验,获得抓持2 kg葡萄不发生损伤的最大接触力为20 N,再通过手指机构静力学模型求解获得驱动电动机的推力,从而指导驱动电动机的选型。设计了葡萄采摘装置控制系统,通过指节处压力传感器实时反馈接触力实现最大接触力的有效控制。采用加减速梯形控制方式实现了旋切部件运动,圆盘刀转速1 200 r/min可对果梗有效切断。对赤道面直径95²00 mm的葡萄进行50次采摘试验,试验结果表明该装置的采摘成功率为100%,果实挤伤率为5.2%,不考虑视觉定位葡萄与果梗的耗时,完成一次抓持-旋切动作平均耗时29.4 s。 

【文章来源】：农业机械学报. 2017,48(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
引言
1 抓持-旋切式欠驱动双指手葡萄采摘装置总体设计
2 欠驱动手指机构设计及驱动选型
    2.1 指节尺寸与转角范围确定
    2.2 欠驱动手指机构抓取果实的静力学建模
    2.3 连杆式欠驱动机构参数确定
    2.4 接触力范围确定
        2.4.1 最小接触力的确定
        2.4.2 最大接触力的确定
    2.5 静力学模型求解与手指机构驱动电动机选型
3 采摘装置控制系统设计
    3.1 控制系统硬件构成
    3.2 欠驱动双指手的最大接触力控制
    3.3 旋转伸缩部件与旋切部件的运动控制
4 采摘试验
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3371233