果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的柔順控制研究.pdf

1、研究面向應(yīng)用的果實(shí)采摘機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)果實(shí)收獲作業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化，保證果實(shí)的實(shí)時(shí)采收、降低收獲作業(yè)費(fèi)用，促進(jìn)果實(shí)種植生產(chǎn)增效的重要途徑;同時(shí)對(duì)于解決當(dāng)前國家正面臨的勞動(dòng)力短缺，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，調(diào)整我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有著重要的意義。由于果實(shí)的表皮較薄、易損傷，收獲機(jī)器人末端執(zhí)行器采摘損傷率較高，完好率低。要實(shí)現(xiàn)對(duì)果實(shí)的無損傷抓取，就要求果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器具有一定的柔順性。論文主要研究果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的主動(dòng)柔順控制方法，即從力控制的

2、角度出發(fā)，解決目前末端執(zhí)行器采摘、抓取時(shí)容易損傷果實(shí)的弊端，提高果實(shí)抓取完好率。完成的工作主要包括:
　　(1)以設(shè)計(jì)安裝在剛性手臂頂端的兩指末端執(zhí)行器為研究對(duì)象，將末端執(zhí)行器的動(dòng)力學(xué)模型看作質(zhì)點(diǎn)模型，分別對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和末端執(zhí)行器建模，進(jìn)而得出末端執(zhí)行器整體模型。
　　(2)基于果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器抓取特點(diǎn)和要求，提出一種基于廣義比例積分的力矩控制方法。在對(duì)末端執(zhí)行器分析和建模的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于廣義比例積分的力矩控制器。為

3、了避免計(jì)算力矩跟蹤誤差速度，保證力矩控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，且使力矩控制系統(tǒng)對(duì)由力矩跟蹤誤差和恒定擾動(dòng)構(gòu)成的斜坡誤差具有魯棒性，在力矩控制器中加入了積分重構(gòu)器，該積分重構(gòu)器不影響控制系統(tǒng)閉環(huán)特性。根據(jù)末端執(zhí)行器的物理參數(shù)，設(shè)計(jì)控制器的控制參數(shù)，建立仿真模型，采用多種信號(hào)作為參考力矩，通過仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的力矩控制器的性能。
　　(3)基于抓取穩(wěn)定性的原理，分析兩手指末端執(zhí)行器抓取穩(wěn)定條件。從實(shí)際出發(fā)，將目標(biāo)果實(shí)的重力以及末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)時(shí)的