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果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制 被引量：38
1
作者 姬伟 罗大伟 +2 位作者 李俊乐 杨俊 赵德安 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期19-26,共8页
为了尽可能减小采摘机器人末端执行器在采摘过程中对果蔬的损伤,提出了一种基于广义比例积分(GPI,generalized proportional integral)的抓取力矩控制方法。首先,对由电机驱动的末端执行器建立模型,推导出电机输入电压与负载力矩之间的... 为了尽可能减小采摘机器人末端执行器在采摘过程中对果蔬的损伤,提出了一种基于广义比例积分(GPI,generalized proportional integral)的抓取力矩控制方法。首先,对由电机驱动的末端执行器建立模型,推导出电机输入电压与负载力矩之间的数学关系;然后,利用积分重构器设计GPI力矩反馈控制器,将力偏差转化为电机的输入电压控制。该方法不需要对力矩跟踪误差进行求导计算,避免了求导所带来的系统延时和噪声问题。仿真和实物抓取试验结果表明,采用GPI的末端执行器力矩控制对跟定信号的跟踪误差达到10-3量级,具有良好的力矩跟踪能力,与传统PI(proportional integral)控制方法相比,其控制力矩和电机控制电压输出平稳,降低了末端执行器抓取时对果蔬的损伤,无损采摘效率达到90%,比PI控制的采摘完好率高出8个百分点,适合于对果蔬的柔顺抓取控制。该研究可为果蔬采摘机器人无损采摘提供参考。 展开更多
关键词 机器人 模型 控制系统 末端执行器 广义比例积分 柔顺控制
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基于机器人采摘的柑橘机械特性研究 被引量：17
2
作者 张水波 鲍官军 +1 位作者 杨庆华 陈亮 《浙江工业大学学报》 CAS 2012年第3期340-344,共5页
柑橘果实的机械特性,是设计针对柑橘采摘机器人末端执行器的重要依据.该研究利用弹性力学的赫芝(Hertz)理论对柑橘果实的受力与变形量的关系进行了理论分析,并通过对成熟柑橘进行匀速加压试验验证了该理论的分析结果,同时得到了该类柑... 柑橘果实的机械特性,是设计针对柑橘采摘机器人末端执行器的重要依据.该研究利用弹性力学的赫芝(Hertz)理论对柑橘果实的受力与变形量的关系进行了理论分析,并通过对成熟柑橘进行匀速加压试验验证了该理论的分析结果,同时得到了该类柑橘果实的抗压机械特性.另外,还通过实验进一步分析研究了柑橘果实与硅胶材料之间的摩擦特性和柑橘果柄的切割特性,从而为设计实现柑橘抓持与果柄切割的柑橘采摘的机器人末端执行器提供准确的依据. 展开更多
关键词 机器人 采摘 末端执行器 机械特性 柑橘
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穴盘苗移栽机器人末端执行器综述 被引量：16
3
作者 刘炜 刘继展 《农机化研究》 北大核心 2013年第7期6-10,共5页
随着人们生活水平和健康意识的提高,人们对绿色蔬菜的需求量大大增加。在蔬菜生产的过程中,实现移栽作业的自动化对于提高生产率和减少种植户劳动强度有很重要的意义。为此,结合国内外移栽机器人末端执行器的发展,从末端执行器的各个组... 随着人们生活水平和健康意识的提高,人们对绿色蔬菜的需求量大大增加。在蔬菜生产的过程中,实现移栽作业的自动化对于提高生产率和减少种植户劳动强度有很重要的意义。为此,结合国内外移栽机器人末端执行器的发展,从末端执行器的各个组成部分分析了国内外移栽机存在的问题,并对末端执行器的发展提出了建议和措施。 展开更多
关键词 末端执行器 移栽 穴盘 机器人
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农业机器人末端执行件的研究发展 被引量：10
4
作者 任烨 蒋焕煜 申川 《农机化研究》 北大核心 2007年第3期201-203,共3页
农业机器人是农业机械的发展趋势之一,末端执行件是农业机器人的重要组成部分。为此,综述了农业机器人末端执行件的组成和发展状况,重点介绍了移栽机器人和番茄采摘机器人的末端执行件的发展;最后,讨论了末端执行件的发展趋势。
关键词 自动控制技术 农业机器人 综述 末端执行件 移栽机器人 番茄采摘机器人
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温室穴盘钵苗成排取苗移植手部件设计与试验 被引量：2
5
作者 周海丽 刘珂 +2 位作者 童俊华 李振 饶益成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期82-90,共9页
温室穴盘钵苗成苗后需要从穴盘移植到培养槽孔,但因人工作业效率低,限制了其规模化生产。为实现高效、高质量自动化移栽作业,本文设计一种用于温室穴盘钵苗高速取、放苗移栽作业的爪片插入式成排移植手部件,分析取苗作业过程移植手的受... 温室穴盘钵苗成苗后需要从穴盘移植到培养槽孔,但因人工作业效率低,限制了其规模化生产。为实现高效、高质量自动化移栽作业,本文设计一种用于温室穴盘钵苗高速取、放苗移栽作业的爪片插入式成排移植手部件,分析取苗作业过程移植手的受力及取放苗过程移植手的变形,结合ADAMS刚柔耦合仿真试验开展植苗手优化设计,确定爪片尖点拟合曲线及移植手抓取穴盘钵苗的运行轨迹。以移植手取苗深度、基质含水率、升降速度和水平横移速度为试验因素,开展成排移植手部件取、放苗正交试验,并确定最佳参数组合。结果表明,当取苗深度48 mm、基质含水率69.9%、升降速度0.24 m/s和水平横移速度0.35 m/s时,取放苗成功率为97.9%,效率10 322株/h,满足高速、高效移栽要求。该研究为温室穴盘钵苗高速移栽部件的国产化开发提供参考。 展开更多
关键词 移栽机 穴盘钵苗 移植手 设计
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柔性关节双臂空间机器人的滑模神经网络控制 被引量：6
6
作者 陈志勇 郭益深 陈力 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2950-2956,共7页
研究参数不确定、外部扰动影响下柔性关节双臂空间机器人的滑模神经网络控制问题。采用线性扭转弹簧等效描述关节弹性,根据系统线、角动量守恒原理及拉格朗日法,推导柔性关节双臂空间机器人的动力学模型。利用奇异摄动法对柔性补偿后的... 研究参数不确定、外部扰动影响下柔性关节双臂空间机器人的滑模神经网络控制问题。采用线性扭转弹簧等效描述关节弹性,根据系统线、角动量守恒原理及拉格朗日法,推导柔性关节双臂空间机器人的动力学模型。利用奇异摄动法对柔性补偿后的系统进行分解,得到两个可独立控制的子系统。为实现系统末端操作器在两种不确定性因素干扰下的轨迹精确追踪及关节振动抑制,提出一种刚性运动滑模神经网络控制、柔性运动反馈控制相结合的混合控制方案。仿真结果显示,所提方案具有较强的抗扰动及抗参数不确定能力,可使系统完成所期望的圆周运动并抑制关节的弹性振动。 展开更多
关键词 柔性关节双臂空间机器人 外部扰动 末端操作器 滑模神经网络控制 振动抑制
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模块化水下电动机械手设计与运动学分析 被引量：3
7
作者 刘运亮 张奇峰 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第10期53-55,共3页
为了满足水下作业的多样性需求并提高水下机械手的通用性,对水下电动机械手进行模块化设计,机械手模块分为具有俯仰和腕转两个自由度的基本运动驱动模块和手爪模块,手爪模块采用旋转驱动凸轮机构实现。机械手模块设计实现了控制器内置... 为了满足水下作业的多样性需求并提高水下机械手的通用性,对水下电动机械手进行模块化设计,机械手模块分为具有俯仰和腕转两个自由度的基本运动驱动模块和手爪模块,手爪模块采用旋转驱动凸轮机构实现。机械手模块设计实现了控制器内置和内部走线,并且选择适用于深海作业的元器件,不同模块的快速组合可以满足不同的作业需求。利用三个基本运动驱动模块和一个手爪模块搭建了七功能电动机械手,对七功能机械手进行了运动空间分析及运动学仿真。 展开更多
关键词 模块设计 手爪 水下电动机械手 运动学分析
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基于注意力双向门控循环神经网络的索驱末端效应器运动估计
8
作者 徐新洲 陈永发 +3 位作者 刘光明 李紫千 赵力 王正雨 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2023年第2期187-193,共7页
为实现对索驱末端效应器运动状态的自适应估计,基于注意力双向门控循环神经网络,提出了一种数据驱动的末端效应器运动估计方法.首先进行数据构建,以获取短时序列作为训练样本.然后,将数据输入包含带自注意力模块的双向门控循环神经网络... 为实现对索驱末端效应器运动状态的自适应估计,基于注意力双向门控循环神经网络,提出了一种数据驱动的末端效应器运动估计方法.首先进行数据构建,以获取短时序列作为训练样本.然后,将数据输入包含带自注意力模块的双向门控循环神经网络,构造样本的序列模型.最后,在索驱末端效应器运动数据集上,将电机位置、速度以及作为系统控制信号的输入时间序列作为样本特征,进行运动估计性能对比实验.结果表明,相比常用的序列建模回归算法,所提方法能够取得更好的末端效应器运动估计性能,因而能有效实现复杂条件下对索驱末端效应器的运动估计. 展开更多
关键词 索驱末端效应器 运动估计 双向门控循环神经网络 注意力机制
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移动式救援机器人的动力学仿真分析 被引量：1
9
作者 张学军 张欣 丛佩超 《机械制造与自动化》 2014年第2期156-159,162,共5页
利用雅克比矩阵概念与拉格朗日乘子方程,分别建立了移动式救援机器人系统的运动学与动力学模型,并以系统的动力学模型为基础,研究了移动式救援机器人的动力学分析过程。为实现对移动式救援机器人工作端轨迹的跟踪控制,提出了一种基于工... 利用雅克比矩阵概念与拉格朗日乘子方程,分别建立了移动式救援机器人系统的运动学与动力学模型,并以系统的动力学模型为基础,研究了移动式救援机器人的动力学分析过程。为实现对移动式救援机器人工作端轨迹的跟踪控制,提出了一种基于工作空间的逆动力学控制算法。利用Matlab软件,对所得到的运动学、动力学模型与逆动力学控制算法进行了仿真验证。 展开更多
关键词 移动式救援机器人 工作端轨迹 仿真分析 逆动力学控制
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全R型弹性元件机器人手部位姿研究
10
作者 龙宇峰 《南昌大学学报（工科版）》 CAS 1990年第3期73-79,共7页
本文应用弹性理论及有限单元法,导出了全R型弹性元件机器人手部位姿的矩陈方程,可获得更高精度的机器人手部位姿,
关键词 弹性理论 有限单元 机器人 手部位姿
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两关节全驱动可调节果蔬采摘末端执行器的设计
11
作者 夏凡 沈精虎 张敏 《轻工机械》 CAS 2018年第2期69-72,共4页
为加速智能机器人替代人工进行果蔬采摘,以提高作业质量和效率,提出了一种运动灵活仿人手果蔬采摘末端执行器。该末端执行器采用两关节全驱动的方式,通过3个手指的2个关节(近指关节1和远指关节2)相互配合实现类似人手握取果实的动作;建... 为加速智能机器人替代人工进行果蔬采摘,以提高作业质量和效率,提出了一种运动灵活仿人手果蔬采摘末端执行器。该末端执行器采用两关节全驱动的方式,通过3个手指的2个关节(近指关节1和远指关节2)相互配合实现类似人手握取果实的动作;建立两关节全驱动手指的包络抓取机构静力学模型,求得近指关节连杆机构中输入转矩和接触力之间的关系,从而更好地实现对果蔬作用力的控制,以减少果蔬损伤。最后基于Solid Works对整个机构进行仿真试验,验证结果表明机构具有合理性。该果蔬采摘末端执行器通用性强,能够补偿机器人图像识别误差。 展开更多
关键词 采摘机器人 果蔬采摘末端执行器 全驱动 两关节 输入驱动力 SOLIDWORKS软件
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智能移动水果采摘机器人设计与试验 被引量：135
12
作者 顾宝兴 姬长英 +3 位作者 王海青 田光兆 张高阳 王玲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期153-160,共8页
设计了一种智能移动水果采摘机器人,该机器人主要由智能移动平台、采摘机械臂、末端执行器、横向滑移机构和控制系统组成。用VC++语言编写了系统控制程序,开发了人机交互界面。样机在江苏省丰县果园进行了综合试验,结果表明:该机器人能... 设计了一种智能移动水果采摘机器人,该机器人主要由智能移动平台、采摘机械臂、末端执行器、横向滑移机构和控制系统组成。用VC++语言编写了系统控制程序,开发了人机交互界面。样机在江苏省丰县果园进行了综合试验,结果表明:该机器人能够完成自主导航、自主采摘及自主装箱作业,移动平台、采摘机械臂及末端执行器能够实现智能协调控制。整个系统工作性能稳定,成熟果实的识别正确率为81.73%,采摘成功率为86.92%,单个苹果采摘平均耗时9.50 s。 展开更多
关键词 水果 采摘机器人 末端执行器 机器视觉 移动平台
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移动式采摘机器人研究现状与进展 被引量：112
13
作者 方建军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期273-278,共6页
采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一,是未来智能农业机械的发展方向。移动式采摘机器人由机械手、末端执行器、移动机构、机器视觉系统以及控制系统等构成。机械手的结构形式和自由度直接影响采摘机器人智能控制的复杂性、作业... 采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一,是未来智能农业机械的发展方向。移动式采摘机器人由机械手、末端执行器、移动机构、机器视觉系统以及控制系统等构成。机械手的结构形式和自由度直接影响采摘机器人智能控制的复杂性、作业的灵活性和精度。移动机构的自主导航和机器视觉系统解决采摘机器人的自主行走和目标定位,是整个机器人系统的核心和关键。该文对移动式采摘机器人的研究现状进行综合,提出目前采摘机器人技术发展中面临的技术难题及相应的对策,包括采用开放式控制系统。 展开更多
关键词 采摘机器人 机器视觉 自主导航 机械手 末端执行器 开放式控制系统
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番茄采摘机器人末端执行器的硬件设计 被引量：94
14
作者 刘继展 李萍萍 李智国 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期109-112,共4页
设计的基于多传感器信息融合和开放式控制的智能型番茄采摘机器人末端执行器,其硬件主要包括执行系统、感知系统、控制系统和供电系统,执行系统中真空吸盘装置使果实从果束中分离,手指夹持机构对番茄可靠抓持,果梗切断装置利用激光对果... 设计的基于多传感器信息融合和开放式控制的智能型番茄采摘机器人末端执行器,其硬件主要包括执行系统、感知系统、控制系统和供电系统,执行系统中真空吸盘装置使果实从果束中分离,手指夹持机构对番茄可靠抓持,果梗切断装置利用激光对果梗进行切断。该末端执行器设计质量为1.2kg,完成一次采摘动作只需3s。只需更换联接板,即可与其他机械手顺利联接。 展开更多
关键词 番茄采摘机器人 末端执行器 多传感器 硬件 设计
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穴盘苗移栽机末端执行器设计与虚拟样机分析 被引量：65
15
作者 孙国祥 汪小旵 +3 位作者 何国敏 周婷 王成 乔晓军 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期48-53,47,共7页
针对现有穴盘苗移栽机工作过程中易伤苗、作业效率低等问题,设计了移栽机末端执行器。根据移栽机实际移栽作业要求,采用SolidWorks进行末端执行器虚拟样机设计,并采用COSMOSMotion插件分析机械手指运动轨迹,联合COSMOSWorks插件进行基... 针对现有穴盘苗移栽机工作过程中易伤苗、作业效率低等问题,设计了移栽机末端执行器。根据移栽机实际移栽作业要求,采用SolidWorks进行末端执行器虚拟样机设计,并采用COSMOSMotion插件分析机械手指运动轨迹,联合COSMOSWorks插件进行基质有限元模型分析。运动模拟试验表明机械手指水平位移量主要受斜楔块位移量Δh影响,而垂直位移量主要受机械手指初始插入角度α影响,并且机械手指产生的作用力主要作用于基质块边缘,不会对基质中的幼苗茎产生损伤。移栽试验表明末端机械手指平均移栽成功率为95.76%,平均伤苗率为3.06%,满足移栽作业要求。 展开更多
关键词 穴盘育苗 移栽机 末端执行器 设计 虚拟样机
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钵苗自动移栽机器人抓取指针夹持苗坨参数优化试验 被引量：48
16
作者 童俊华 蒋焕煜 +1 位作者 蒋卓华 崔笛 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第16期8-16,共9页
设施农业里末端执行器实现钵苗夹持作业是自动移栽机的关键技术之一。为提高抓取指针夹持苗坨可靠性,进行相关取苗参数优化试验。该文设计了一种以万能试验机为基础可调节指针夹持压缩苗坨的测力平台,建立力学传递模型获取指针对苗坨的... 设施农业里末端执行器实现钵苗夹持作业是自动移栽机的关键技术之一。为提高抓取指针夹持苗坨可靠性,进行相关取苗参数优化试验。该文设计了一种以万能试验机为基础可调节指针夹持压缩苗坨的测力平台,建立力学传递模型获取指针对苗坨的夹紧力。以黄瓜钵苗为研究对象,以指针夹持角度(指针与垂直方向成4°、7°、10°和13°)、夹持指针数(三指和四指)、苗坨含水率(65%、75%、85%和88%)、3组钵苗长势(小苗、中苗和大苗)及2种苗坨基质体积配比(泥炭∶蛭石∶珍珠岩体积比分别为6∶3∶1和7∶2∶1)为影响因素,以指针对苗坨的夹紧力为优化目标,进行单影响因素的分析试验。试验结果表明,5个因素均对夹紧力变化有影响;其中各因素的较优项为:指针夹持角7°、四指、苗坨84%含水率水平、长势中等以上(主茎杆或根系长分别大于30和87 mm)和基质体积配比(泥炭∶蛭石∶珍珠岩)为6∶3∶1;末端执行器在以上较优状况夹持作业时,指针向苗坨中心压缩可获得稳定上升的夹紧力,从而提高抓苗移栽可靠性。该研究为指针式末端执行器设计和适合机械移栽的钵苗农艺提出提供参考。 展开更多
关键词 末端执行器 移栽 夹持装置 夹紧力 抓取指针 夹持压缩 穴盘钵苗
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脐橙采摘机器人末端执行器设计与试验 被引量：41
17
作者 徐丽明 刘旭东 +6 位作者 张凯良 邢洁洁 袁全春 陈俊威 段壮壮 马帅 于畅畅 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期53-61,共9页
针对脐橙无损采摘的需求,基于欠驱动原理设计了一种双V型手指脐橙采摘机器人末端执行器,主要由吸附机构、夹持机构和旋切机构3部分组成,吸附机构可以实现果实与果簇快速分离,夹持机构能够对果实进行无损稳定夹持,旋切机构可以将果实与... 针对脐橙无损采摘的需求,基于欠驱动原理设计了一种双V型手指脐橙采摘机器人末端执行器,主要由吸附机构、夹持机构和旋切机构3部分组成,吸附机构可以实现果实与果簇快速分离,夹持机构能够对果实进行无损稳定夹持,旋切机构可以将果实与果梗快速分离。建立脐橙数学模型并分析了手指工作空间。依据夹持机构的受力分析,并对关键部件进行了选型。结合电阻式薄膜压力传感器设计了手指的力反馈系统,使夹持机构达到稳定无损采摘要求。搭建末端执行器实体样机,以步进电机转速为因素,以单果采摘时间、采摘成功率和损伤率为指标,进行了105次采摘试验,根据试验结果,选取250 r/min作为最佳步进电机转速,此时单果采摘时间为1.76 s,采摘成功率为94.28%,损伤率为0。该文研究的脐橙采摘末端执行器采摘速度高、控制难度低、与机械臂集成度高,可为脐橙采摘机器人的整体研发提供参考。 展开更多
关键词 机器人 设计 控制 脐橙 无损采摘 末端执行器
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猕猴桃采摘机器人末端执行器设计 被引量：40
18
作者 陈军 王虎 +3 位作者 蒋浩然 高浩 雷王利 党革荣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期151-154,199,共5页
为实现猕猴桃的自动化采摘,设计了猕猴桃采摘机器人末端执行器。测定了猕猴桃抗压特性和其他相关物理特性,提出了一种机器采摘方案,设计了末端执行器的机械装置、感知系统和控制系统。试验结果表明,该末端执行器对猕猴桃的抓持成功率为1... 为实现猕猴桃的自动化采摘,设计了猕猴桃采摘机器人末端执行器。测定了猕猴桃抗压特性和其他相关物理特性,提出了一种机器采摘方案,设计了末端执行器的机械装置、感知系统和控制系统。试验结果表明,该末端执行器对猕猴桃的抓持成功率为100%,采摘成功率为90%,完成一次采摘动作耗时9 s。 展开更多
关键词 猕猴桃 采摘机器人 末端执行器 设计
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果蔬采摘机器人末端执行器研究进展与分析 被引量：39
19
作者 李国利 姬长英 翟力欣 《中国农机化学报》 北大核心 2014年第5期231-236,240,共7页
农业机器人是未来智能农业机械的发展方向之一。末端执行器的工作直接关系到采摘机器人整个采摘作业能否准确、高效。分类综述了果蔬采摘机器人末端执行器的特点和国内外研究现状,介绍了几种典型的果蔬采摘机器人末端执行器的研究成果... 农业机器人是未来智能农业机械的发展方向之一。末端执行器的工作直接关系到采摘机器人整个采摘作业能否准确、高效。分类综述了果蔬采摘机器人末端执行器的特点和国内外研究现状,介绍了几种典型的果蔬采摘机器人末端执行器的研究成果。分析了影响果蔬采摘机器人末端执行器实用化的因素:采摘准确率、采摘速度、工作环境适应性和通用性等。指出了研究开发末端执行器的方向与关键技术。 展开更多
关键词 果蔬采摘 机器人 末端执行器 研究进展
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基于气动柔性驱动器的苹果采摘末端执行器研究 被引量：32
20
作者 杨庆华 金寅德 +1 位作者 钱少明 鲍官军 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期154-158,204,共6页
设计了一种基于气动柔性驱动器的苹果采摘末端执行器:以气动柔性驱动器作为其弯曲关节,用力学分析的方法对弯曲关节及末端执行器进行建模,分析建立关节弯曲量及输出力与其内腔气体压力之间的数学关系;建立了末端执行器抓取苹果目标的数... 设计了一种基于气动柔性驱动器的苹果采摘末端执行器:以气动柔性驱动器作为其弯曲关节,用力学分析的方法对弯曲关节及末端执行器进行建模,分析建立关节弯曲量及输出力与其内腔气体压力之间的数学关系;建立了末端执行器抓取苹果目标的数学模型。实验结果表明:该末端执行器有较大的输出力,能很好地抓持苹果,并具有很好的柔顺性。 展开更多
关键词 苹果 采摘机器人 末端执行器 气动柔性驱动器 弯曲关节
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