蔬菜嫁接机器人柔性夹持搬运机构设计与试验

发布时间：2021-12-30 22:14

　　针对现有蔬菜嫁接机器人单手爪夹持搬运机构作业时需要在上苗、切削和对接工位往复旋转作业,限制了机器嫁接生产效率,存在夹持伤苗、操作人员上苗等待时间过长、易疲劳等问题,设计了一种四手爪柔性夹持搬运机构,能够实现上苗、切削和对接工位同步作业,以及秧苗柔性夹持与快速搬运,有助于提高机器嫁接效率。提出了基于缓冲材料的柔性夹持手爪和夹持力调节方法,分析了不同厚度EVA缓冲材料的压缩力学特性,得到缓冲垫完全闭合夹持条件下对不同秧苗的夹持力。利用ADAMS软件建立夹持搬运机构动力学仿真模型,分析了秧苗不同夹持力与旋转位移的变化规律,得出当夹持力小于0.4 N时秧苗脱离了夹持手的束缚,夹持力大于3.5 N时秧苗夹持与旋转作业稳定。机构性能试验结果表明:选取白籽南瓜苗和黄瓜苗为测试对象,柔性夹持手爪平均夹苗成功率为98.5%,比弧形夹持手提高4.5个百分点,伤苗率降低3.5个百分点,柔性夹苗效果显著;该机构嫁接平均速度为1 052株/h,是同类型单手爪嫁接机作业效率的1.72倍,嫁接成功率为96.67%,大幅提高了嫁接机器人生产效率,能够满足工厂化嫁接育苗生产需求。本文研究结果可为高速嫁接机器人的夹持搬运... 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(S2)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

夹持搬运机构结构示意图

嫁接工位布局设计如图2所示。砧木与接穗夹持搬运机构左右对称安装于平台上，二者相对旋转运动。平台两侧设为上苗工位，下部90°位置设为切削工位，对称中心180°位置设为对接工位，上部270°位置设为空位，3工位同步顺序作业实现夹持搬运机构每旋转90°即可完成一株嫁接苗。夹持搬运机构在对接工位耗时大于上苗和切削工位作业时间，因此，每株嫁接苗生产时间以对接工位耗时进行计算。工作时，首先将砧木和接穗夹持搬运机构进行复位，1号夹持手从上苗工位取出秧苗，旋转台驱动转盘旋转90°，将1号夹持手和秧苗输送至切削工位并完成切削作业，此时2号夹持手从上苗工位取苗;旋转台继续驱动转盘旋转90°，将1号夹持手和秧苗输送至对接工位并完成对接与上夹作业，随后释放第1株嫁接苗，此时2号夹持手和秧苗被输送至切削工位并完成切削作业，3号夹持手从上苗工位完成取苗;旋转台再次驱动转盘旋转90°，2号夹持手和秧苗被输送至对接工位完成对接与上夹作业，并释放第2株嫁接苗，此时3号夹持手被输送至切削工位完成切削作业，1号夹持手在上苗工位重新取苗，依次类推完成嫁接循环作业。

尺寸定位夹持手的夹口形状一般为弧形或V形结构，对秧苗的适应性较差，存在苗茎夹持损伤或夹持不稳定等问题。因此，提出一种基于缓冲材料控制夹持力的柔性夹持方法，夹持力取决于缓冲垫厚度T和夹持距离t，如图3所示。缓冲垫的力学特性与材料硬度、厚度和形变量有关，通过调整缓冲垫的夹持距离能够精准控制秧苗夹持力，缓冲垫压缩力学特性是秧苗柔性夹持控制的主要依据。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]基于视觉的穴盘苗茎参数盘上检测装置研究[D]. 彭曙.浙江理工大学 2017
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本文编号：3559061