丫形欠驱动库尔勒香梨采摘机械手的设计与仿真分析

作     者：郭昊生 马蓉 张垚鑫 李子迎 Guo Haosheng;Ma Rong;Zhang Yaoxin;Li Ziying

作者机构：石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 郑州轻工业大学艺术设计学院郑州452470 

出 版 物：《农机化研究》 (Journal of Agricultural Mechanization Research)

年 卷 期：2023年第45卷第1期

页      面：110-117页

学科分类：0828[工学-农业工程] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家“863计划”项目(2013AA102307) 国家自然科学基金项目(51765059) 

主　　题：香梨采摘 欠驱动机械手 仿真分析 工作空间 

摘      要：目前,香梨主要依靠人力采摘,多果聚集情况明显,采摘作业强度大、采收期短,又因常见果蔬采摘机械装置自适应能力弱、抓果不稳定,会造成较多损伤,不适合用于多果聚集的香梨采摘。为此,仿照人工采摘动作,基于欠驱动原理设计了一种“丫形香梨采摘的机械手,由传动部件、抓取装置和指间差动系统3部分组成,单个电机驱动机械手对果实进行抓取,在辅助装置作用下完成采摘分离动作。同时,对抓取装置模型进行运动学分析,得到单指的运动空间,计算出了远指节抓取平均范围大于55mm,能满足范围内不同形状、尺寸香梨的包络抓取。通过Adams软件对抓取装置进行运动学仿真,结果显示机构运动平稳,结构设计合理。实验室台架试验结果表明:在机械臂辅助操作采摘时,机械手可实现抓取动作,抓取成功率为96%,平均采摘时间约为2.6s,验证了采摘方案可行性和机械结构设计的可靠性。研究结果可为香梨采摘装置关键结构设计提供参考依据。