自适应柔性仿生农业机器人抓手设计与控制【字数:14662】
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究目标和内容 3
1.3.1 研究目标 3
1.3.2 研究内容 3
1.4 研究路线 4
1.5 特色及创新之处 4
第二章 自适应柔性仿生机械手结构设计 5
2.1 机械设计与工作原理 5
2.1.1 机械手的结构组成及驱动原理 5
2.1.2 机械手工作方式 6
2.2 柔性抓手的抓取实现 7
第三章 机械手多传感信息获取与融合 9
3.1 多传感器信息获取 9
3.1.1 力传感器 9
3.1.2 弯曲传感器 9
3.1.3 抓取力获取与标定 10
3.1.4 基于自适应抓取的弯曲角度 10
3.2 多传感信息融合以及抓取过程描述 12
第四章 果蔬无损抓取反馈控制系统构建 13
4.1 抓取力模型分析 13
4.1.1 Cosserat理论 13
4.1.2 抓取力 14
4.2 无损抓取策略 15
4.3 抓取实验与数据分析 16
4.3.1 稳定抓取时的抓取特征 17
4.3.2 力与弯曲角度关系 18
4.3.3 测量误差分析 19
第五章 结论与展望 22
参考文献 23
目录
致 谢 26
自适应柔性仿生农业机器人抓手设计与控制
摘 要
由于果蔬大小和形状的不同,对损伤的易感性以及在成熟过程中的硬度变化,实现机械手对脆弱的水果和其他农产品的无损抓取仍然是一个巨大的挑战。农产品本身固有的生物力学特性和机械手的柔顺性是影响机器人无损抓取的两个重要方面。本作品设计了一款形状自适应的柔性仿生机器人抓手,基于力传感器和弯曲传感器开发了多传感器反馈控制信息获取与融合系统,使得机械手 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: #351916072#
感知和抓握能力得到改善。为了建立精确的抓取系统,基于Cosserat理论,提出了适应任何弯曲状态的抓取算法和力控制模型。所创建的抓取系统通过评估和调整手指状态(包括力和角度)来保证机械顺应性。已经对在日常生活中不同尺寸和材料的果蔬进行了多组抓取测试。此外还分析并比较了在不同条件下力度、弯曲和表面材料之间的关系,并且分析比较了相关的测量误差。实验结果表明,具有该传感系统和抓取策略的柔性仿生机械手具有良好的灵活性和柔顺性,对脆弱果实具有较好的抓取能力。本项目研究成果对于改善农业机器人的主动柔顺抓取性能具有重要意义,同时可以为传统机器人在农业、食品加工等服务领域的应用拓展提供参考。
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