基于番茄粘弹性参数的机器人不同抓取控制方式分析

发布时间：2025-07-09 01:50

　　应用农业机器人完成果蔬采摘、分拣等作业的研究越来越多,机器人末端执行器抓取果蔬对象是其中一个重要的作业环节。末端执行器抓取果实方式的不同,其对果实产生的机械损伤程度也不尽相同。在机器人抓取阶段,由于存在碰撞、挤压、冲击等多种载荷作用而使果实产生塑性变形和粘弹性变形,导致现时损伤和粘弹性损伤的发生,其中塑性变形对果品品质的影响最为关键。大多数的果实为粘弹性体,利用粘弹性模型及参数对果实的变形进行分析,可以为减少与控制其在作业过程中的机械损伤,提高产品质量提供技术支持。为此,本文以番茄为作业对象,利用粘弹性模型表征其变形特征。以塑性变形作为果实机械损伤的衡量指标,基于粘弹性模型和参数对不同抓取控制方式下果实的塑性变形进行理论分析,以期减少机器人在抓取过程中对果实产生的机械损伤。主要工作如下:1)搭建了机器人抓取系统,对果蔬的夹持损伤进行了分析。以番茄果实为研究对象,选择伯格斯(Burgers)模型表征番茄的压缩变形特征。通过TMS-PRO质构仪进行蠕变实验,基于ORIGIN 8.0数据分析软件对蠕变实验得到的数据进行拟合,获得不同成熟度番茄样本的粘弹性参数k1、k2、c1、c2,为后续番茄塑...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３西红柿抓取过程分析??Ｆｉｇ．?１－３?Ｇｒａｓｐｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｏｍａｔｏ??

分析其碰撞时的内部应力和机械损伤结果。??李智国等［３５］利用收获机器人弧形二指采摘平台研宄西红柿抓取过程中的碰撞损??伤机理，建立了图１－２抓取过程模型。通过施加不同的抓取速度、输入电流以及抓取??位置，分析抓取产生的碰撞峰值力与番茄最大变形的异同。为实现快速稳定抓取，减??少....

图１＿４梨果实粘弹性模型与实验设备??Ｆｉ．?１－４?Ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ?ｍｏｄｅｌｏｅａｒ?ａｎｅｓｎｍａｃｉｎｅ??

分析其碰撞时的内部应力和机械损伤结果。??李智国等［３５］利用收获机器人弧形二指采摘平台研宄西红柿抓取过程中的碰撞损??伤机理，建立了图１－２抓取过程模型。通过施加不同的抓取速度、输入电流以及抓取??位置，分析抓取产生的碰撞峰值力与番茄最大变形的异同。为实现快速稳定抓取，减??少....

图１－５机器人完成稳定抓取时间和位姿??－

Ｖ＇??图１＿４梨果实粘弹性模型与实验设备??Ｆｉｇ．?１－４?Ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｐｅａｒ?ａｎｄ?ｔｅｓｔｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??姜松［３９］对苹果开展了?ＴＰＡ质地力学分析测试，以果实变形速率、压缩变形量以??及时间间隔三个参数作为影响果品品质的主....

图２－２?ＷＳＧ?５０机械手结构??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＷＳＧ?５０??

熟的机械手生产厂商和产品，并结合实际实验需要，决定采用的是德国雄克??（ＳＣＨＵＮＫ）公司生产的ＷＳＧ?５０电动直流伺服驱动的二指平动机械手作为本研究的??末端执行机构。该电动二指夹持式末端执行器的结构如图２－２所示：??獅??④?’?ｗ／??：１３ｉ?／??图２－２?ＷＳＧ?５....

本文编号：4056953