一种通用柔性末端执行器设计和分析.pdf

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1、第31卷第4期机械设计Vo1．31No．42014年4月JOURNALOFMACHINEDESIGNApr．2014一种通用柔性末端执行器设计和分析木李伟，路敦民，刘逸思，李宁(北京林业大学工学院，北京100083)摘要：设计了一种用于水果采摘机器人的通用柔性末端执行器，该末端执行器采用电机带动丝杠螺母机构，驱动平行四边形连杆机构实现动作。通过调整定位螺母改变左右手指相对方向可以分别实现对球状物体和圆柱状物体的抓取动作。为了保护某些表皮娇嫩的水果，该末端执行器增加了柔性抓取功能，并且抓取刚度可以调节。最后对末

2、端执行器进行运动学和力学分析，并用MATLAB进行了仿真分析。关键词：末端执行器；采摘机器人；运动学；力学；MATLAB仿真中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1001—2354C2014)04-0037—05水果采摘作业是水果生产链中最耗时最费力的一人只能对某一种果实进行收获。是采摘机器人效率难个环节[1]，随着人口的老龄化和农业劳动力的减少。导致以提高的主要原因，也是制约采摘机器人未来发展与采摘成本也在不断增加。因此机械化采摘是目前该领域应用推广的瓶颈。要突破这一瓶颈，就必须提高末端执的主要研究方

3、向。采摘机器人由机械手、末端执行器、移行器的通用性和灵活性。而增加末端执行器中手指和动机构、机器视觉系统及控制系统等构成。由于采摘机关节的数量，又会带来系统成本和使用成本增加等负器人工作在高度非结构化的环境下，作业对象娇嫩、易面影响。尽管20多年来多指灵巧手的理论和实践研究脆，形状复杂且个体之间的差异性大，因此与作业对象都取得了显著的进步。但绝大多数系统太复杂、成本直接接触的末端执行器的设计显得尤为重要。高、通用性差]。这就要求必须对末端执行器进行创目前绝大多数的采摘机器人末端执行器都是针对新设计，以结构更为

4、简单、通用性强的末端执行器来实某一特定的水果而专门设计的，缺乏通用性。采摘机器现期望的抓取功能[7]张祥．高速轻型并联机械手控制方法研究[D]．天津：天津sity，Tianjin300072，China)大学．2005．Abstract：Trajectoryplanningisthebasisofrobotmotion[8]黄田，王满新，倪雁冰，等．可实现整周回转的高速抓放式contro1．Anovelfullcirclerotational3-DOFparallelrobotthatcar—并联机器人机构：

5、中国，201010290635．1[PJ．2012—05—16．riesouthighspeedpickandplaceoperationsistakenintore—[9]黄田，梅江平，王辉，等．一种可实现高速运动的三维平动search，trajectoryinoperatingspaceisplannedtoensurerapidity一维转动并联机构：中国，201010212312．0[P]．2010—10—andsmoothness，reduceabrasionanddamageofthemechan

6、ism，2O．preventrobotfromvibration．Dynamicsindicatorsinjointspace[10]张晓超，董玉红，张立勋．基于闭环矢量法的五杆合作机器suchasangularaccelerationandinputtorquearetakenintoae—人运动学建模及仿真[J]．控制理论与应用，2006，25(5)：count，motionrulesofsinusoidal，polynomialandmodifiedtrape—】6一】7．zoidalthataresu

7、itableforhighspeedmechanismsarecomparedinthesamepathsinoperatingspace．ThesimulationresultsshowthatStudyontraject0ryplanningofafullcirclerotationaloperatingspacetrajectoryhasgoodperformanceandsatisfiestheparallelrobotneedofmotioncontrol，trajectoryplanningmet

8、hodhasspecialref-NIYan-bing．DONGNa2．CHENHengerencetosimilarmechanisms．(1．KeyLaboratoryofMechanismTheoryandEquipmentDe—Keywords：parallelrobot；kinematicsanddynamics；trajee—signofMinistryofEducation，Tianj