果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制

一种水果采摘机器人末端执行器一种水果采摘机器人的末端执行器随着科技的不断进步，机器人技术正在越来越广泛地应用于各种领域。

其中，水果采摘领域也不例外。

水果采摘机器人的末端执行器是实现采摘水果的关键部分，它能够通过精确的操作，快速、高效地完成水果采摘任务。

一、末端执行器的设计水果采摘机器人的末端执行器一般采用机械手或机器人手臂的设计。

它通常由多个关节组成，具有高度的灵活性和操作性。

末端执行器可以通过感应器来感知水果的位置和形状，并通过复杂的算法来确定最佳的采摘路径。

二、末端执行器的操作流程1、感应水果：末端执行器使用感应器来探测水果的位置和形状。

这些感应器可以是光学相机、红外相机或深度相机等。

通过对采集到的图像进行处理和分析，可以确定水果的精确位置和大小。

2、路径规划：一旦确定了水果的位置，末端执行器将通过复杂的算法计算出最佳的采摘路径。

这些算法通常考虑多种因素，如机械手的灵活性、水果的位置和形状等。

3、采摘水果：在规划好路径后，末端执行器将开始执行采摘操作。

它可以使用夹持器或剪刀等工具来抓住或切断水果的茎干。

在采摘过程中，末端执行器需要保证水果不受损伤，同时也要保证机械手的操作安全。

4、放置水果：一旦采摘完成，末端执行器将把水果放置到指定的位置。

这个位置可以是篮子、箱子或其他容器。

放置过程中，末端执行器需要保证水果的稳定性和整齐性，以便后续的处理和运输。

三、末端执行器的优势1、高效性：末端执行器可以快速、准确地完成采摘任务，大大提高了采摘效率。

2、准确性：通过感应器和算法的配合，末端执行器可以精确地定位水果的位置和形状，从而保证采摘的准确性。

水果采摘机器人末端执行器的研究进展随着现代农业技术的不断发展，自动化和机器人技术在农业生产中的应用越来越广泛。

其中，水果采摘机器人在提高生产效率、降低劳动成本、提升水果质量等方面具有明显优势。

然而，采摘水果的精度和效率在很大程度上取决于机器人末端执行器的设计和功能。

《采摘机器人末端执行器设计与抓取特性研究》一、引言随着科技的进步和农业现代化的推进，采摘机器人成为了提高农业生产效率和减少人工成本的重要工具。

而末端执行器作为采摘机器人的核心部分，其设计和抓取特性直接影响着机器人的工作效率和准确性。

因此，对采摘机器人末端执行器设计与抓取特性的研究具有重要的现实意义。

二、采摘机器人末端执行器设计1. 设计要求与目标采摘机器人末端执行器设计需满足以下要求：适应不同形状和大小的果实，确保抓取的稳定性和准确性，同时要保证轻便、耐用和低能耗。

设计目标是通过精确的机械结构和智能控制系统，实现自动化、高效化的果实采摘。

2. 结构设计末端执行器主要由夹持机构、驱动机构和控制机构三部分组成。

夹持机构负责与果实接触并实现夹持动作，驱动机构提供夹持动作的动力，控制机构则负责整个执行器的控制与协调。

其中，夹持机构的设计是关键，需根据果实的形状和大小进行定制化设计。

3. 材料选择执行器的材料选择需考虑其强度、耐磨性、耐腐蚀性以及轻量化等因素。

常用的材料包括高强度合金、工程塑料等。

此外，为保证执行器的耐用性，还需对关键部件进行表面处理，如喷涂防腐漆等。

三、抓取特性研究1. 抓取稳定性研究抓取稳定性是评价末端执行器性能的重要指标。

通过优化夹持机构的结构和材料，以及合理设置夹持力的大小和方向，可提高抓取的稳定性。

此外，还可通过引入视觉系统和力觉传感器，实现精确的定位和力控制，进一步提高抓取的稳定性。

2. 抓取速度与效率研究为提高采摘机器人的工作效率，需对末端执行器的抓取速度与效率进行研究。

通过优化驱动机构的传动方式和控制策略，可实现更快的夹持动作和更高的工作效率。

同时，结合智能控制算法，可实现多任务并行处理和优化调度，进一步提高机器人的工作效率。

四、实验与分析为验证设计的合理性和抓取特性的有效性，我们进行了大量的实验和分析。

实验结果表明，优化后的末端执行器能够适应不同形状和大小的果实，具有较高的抓取稳定性和工作效率。

Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2021, 11(2), 129-132Published Online February 2021 in Hans. /journal/hjashttps:///10.12677/hjas.2021.112018水果采摘机器人采摘装置机研究现状刘袁，黄彪，陈昌银，杨文达，张华东，杨涛贵州理工学院，贵州贵阳收稿日期：2021年1月22日；录用日期：2021年2月17日；发布日期：2021年2月24日摘要采摘装置是水果采摘机器人的关键组成部分，与果实直接接触，在很大的程度上影响着果实的采摘率和损坏率。

随着科技的高速发展，我国研究出很多种类型的水果采摘装置，并且也得到了大众的认可。

下面我们将抽取不同的水果采摘装置进行比较，总结水果采摘机器人采集装置现存的主要问题及未来的发展趋势。

关键词水果采摘，末端执行器，研究进展，发展趋势Research Status of Fruit Picking RobotPicking DeviceYuan Liu, Biao Huang, Changyin Chen, Wenda Yang, Huadong Zhang, Tao YangGuizhou Institute of Technology, Guiyang GuizhouReceived: Jan. 22nd, 2021; accepted: Feb. 17th, 2021; published: Feb. 24th, 2021AbstractThe picking device is the key component of the fruit picking robot. It directly contacts with the fruit, which affects the picking rate and damage rate of the fruit to a great extent. With the rapid development of science and technology, many types of fruit picking devices have been developed in China, and have been recognized by the public. Next, we will extract different fruit picking de-vices for comparison, and summarize the main existing problems and future development trend of fruit picking robot collecting devices.刘袁等KeywordsFruit Picking, End-Effector, Research Progress, the Development TrendCopyright © 2021 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言根据《2020-2026年中国水果行业市场运营格局及投资策略探讨报告》发布数据显示：2018年我国水果产量达2.57亿吨，稳居全球第一。

果蔬采摘机器⼈末端执⾏器的结构组成现状分析采摘机机器末端执⾏器研究现状分析末端执⾏器是果蔬采摘机器⼈的另⼀重要部件，它的设计通常被认为是机器⼈的核⼼技术之⼀。

⼀般果蔬的外表⽐较脆弱，它的形状及⽣长状况通常复杂。

在机器⼈采摘过程中果蔬外表发⽣损伤的原因主要有：①果蔬位置识别或机械臂控制规划有误，导致末端执⾏器划伤或刺伤果蔬外表；②末端执⾏器夹持或抓取⼒过⼤，压伤果蔬外表；③末端执⾏器抓持不稳定导致果蔬掉落，与地⾯或其他坚硬物体接触⽽碰上外表。

作为采摘机器⼈的执⾏装置，末端执⾏器应根据不同果蔬果实的⽣物、机械特性及栽培⽅式，采取不同的专⽤机构以提⾼采摘的成功率并减⼩对果蔬的损伤为主要⽬标。

⼀般集成两项功能：①检测果实的位姿，为执⾏机构提供导航信息；②以适当⼒度夹持果实或果梗并剪切果柄，完成采摘动作。

在动作上通常包括获取果实和果实与植株分离两部分。

为了安全与⾼效的完成采摘动作，末端执⾏器还可能加⼊吸盘、推杆等附加机构以及各类传感器以完成准确采摘并减⼩损伤。

1.获取⽅式获取和分离果实是采摘机器⼈末端执⾏器必须实现的两⼤关键动作，即⾸先通过抓取、吸⼊、勾取等⼀定⽅式获取果实，再通过扭断、剪切等不同⽅法完成果实与果梗的分离。

从⽬前发表的⽂献来看，获取果实的⽅式主要归为⾮夹持类和夹持类两种。

分离果实与果梗的⽅式有传统的扭断、折断、拉断以及通过剪⼑或切⼑进⾏切断，还有新式的热切割⽅法等。

1.1.直接切断式这类末端执⾏器⼀般都是直接剪断果梗，由于其本⾝不能实现果实的回收，因此剪掉的果实直接落地或者落⼊事先放置的果箱中。

例如，⽇本开发的甜椒采摘机器⼈末端执⾏器、茄⼦采摘末端执⾏器、番茄采摘末端执⾏器、美国柑橘采摘末端执⾏器均为此类结构，如下图所⽰。

1甜椒采摘末端执⾏器2茄⼦采摘末端执⾏器3番茄采摘末端执⾏器这类末端执⾏器的结构更能较为简单，适⽤于植株冠层内枝叶较稀疏，且果实具有⼀定抗冲击能⼒的果蔬。

对于果梗较短的植株，往往造成⽆法剪切或碰上果实的现象，对于冠层空间⽐较复杂的植株，果实下落过程中很容易被碰上，并且下落的位置也不定，影响果实的回收。

基于PLC的果蔬采摘机械手系统控制设计
蒲维杰
【期刊名称】《南方农机》
【年(卷),期】2024(55)7
【摘要】【目的】随着人们对绿色安全果蔬需求量的增加以及果蔬种植面积的扩大,及时高效采摘成熟果蔬成为重要研究课题。

为实现对成熟果蔬的高效采摘,文章提出了一种基于PLC(可编程逻辑控制器)的果蔬采摘机械手系统。

这一系统的设计旨在通过技术手段提高果蔬采摘的效率和及时性。

【方法】所设计的系统以PLC 控制器为核心,利用程序命令控制机械手的移动、夹持、切割等操作。

系统的自动化设计能够完成果蔬的采摘和储存工作,同时提供自动和手动不同的操作功能。

为了确保系统高效运行,对果蔬采摘机械手进行了细致的调试和优化。

【结果】相对于传统人工采摘方式,基于PLC的果蔬采摘机械手在多方面具有显著优势。

该果蔬采摘机械手系统工作效率高,能够实现24 h不间断工作,及时采摘当季果蔬。

【结论】高效的工作模式能够为果蔬农户创造更大的经济效益,因此,智能机械手在现代果蔬采摘领域具有巨大的应用潜力和价值。

【总页数】4页(P66-69)
【作者】蒲维杰
【作者单位】临夏现代职业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP241;S225
【相关文献】
1.果蔬采摘欠驱动灵巧机械手的设计
2.基于PLC控制系统的果蔬采摘机械手设计研究
3.一种多机械手编码控制系统的果蔬采摘机器人设计
4.基于PLC三轴伺服控制系统的果蔬采摘机械手设计
5.农业果蔬采摘机器人机械手设计
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第26卷第7期农业工程学报V ol.26 No.72010年7月Transactions of the CSAE Jul. 2010 107 黄瓜抓持特性与末端采摘执行器研究钱少明，杨庆华，王志恒，鲍官军，张立彬※（浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，杭州 310014）摘 要：为了设计用于黄瓜采摘的末端执行器，首先测定了黄瓜的抗压特性、表面摩擦系数和果柄切断阻力等物理特性。

针对黄瓜抓持模型进行了力学分析，建立了气动驱动器中的气压值与抓持能力之间的关系。

最后，研制了可用于黄瓜采摘的末端执行器，由抓持器和切割器组成，抓持器由2个基于气动柔性驱动器的弯曲关节构成，切割器由旋转气缸和刀片构成。

该采摘执行器机械结构简单，输出力较大。

试验结果表明：黄瓜抓持成功率为90%，黄瓜果柄割断成功率为100%，采摘时间为3 s。

该采摘执行器采摘黄瓜效果良好，具有较好的实际应用前景。

关键词：农业机械，机器人，研究，黄瓜，抓持特性，采摘执行器doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.07.019中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2010)-07-0107-06钱少明，杨庆华，王志恒，等. 黄瓜抓持特性与末端采摘执行器研究[J]. 农业工程学报，2010，26(7)：107－112.Qian Shaoming, Yang Qinghua, Wang Zhiheng, et al. Research on holding characteristics of cucumber and end-effector of cucumber picking[J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(7): 107－112. (in Chinese with English abstract)0 引 言果品采摘作业是水果生产链中最耗时、最费力的一个环节。

《智能移动式水果采摘机器人系统的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，农业的现代化和智能化已经成为现代农业发展的重要方向。

在众多农业领域中，水果采摘是一项既耗时又耗力的劳动密集型工作。

因此，开发一种高效、智能的水果采摘机器人系统，对于提高水果采摘效率、降低劳动强度以及优化果园管理具有重要的意义。

本文将详细介绍智能移动式水果采摘机器人系统的研究背景、研究意义及研究内容。

二、研究背景及意义近年来，随着人口红利的消失和劳动力成本的不断提高，传统的水果采摘方式面临着巨大的挑战。

与此同时，机器人技术的发展为水果采摘提供了新的解决方案。

智能移动式水果采摘机器人系统集成了传感器技术、人工智能、自动控制等先进技术，能够实现自动化、智能化、高效化的水果采摘。

该系统的研究与应用，不仅能够有效提高水果采摘效率，降低劳动强度，还能减少果实在采摘过程中的损伤，提高果实的品质和产量，为现代农业的发展提供强有力的技术支持。

三、系统构成及工作原理智能移动式水果采摘机器人系统主要由移动平台、视觉识别系统、机械臂及末端执行器等部分组成。

其中，移动平台负责机器人的移动和定位，视觉识别系统负责识别和定位果实，机械臂负责实现果实的抓取和搬运，末端执行器则负责实现果实的切割和剥离。

工作原理如下：首先，视觉识别系统通过图像识别技术识别果实的位置和大小，并将信息传输给控制系统。

控制系统根据果实的位置和大小，控制机械臂的运动，实现果实的抓取和搬运。

在果实被成功抓取后，末端执行器通过切割和剥离的方式将果实从树体上取下。

整个过程中，移动平台负责机器人的移动和定位，确保机器人能够准确到达果实的位置。

四、关键技术研究1. 视觉识别技术：视觉识别技术是智能移动式水果采摘机器人系统的核心之一。

通过图像识别技术，系统能够快速准确地识别果实的位置和大小。

目前，常用的视觉识别技术包括基于深度学习的目标检测算法和基于机器视觉的立体匹配技术等。

2. 机械臂控制技术：机械臂控制技术是实现果实抓取和搬运的关键。