苹果采摘机器人手臂控制研究

为解决苹果采摘机器人机械手臂控制的稳定性问题,基于拉格朗日力学原理建立了机器人手臂数学模型,设计了机器人手臂控制器。根据控制需要将机器人手臂的控制区域化分为伸展区域和采摘区域:伸展区采用基于正弦和斜坡函数的控制策略向机器人手臂系统输入能量,以保证机械人手平滑地到达采摘区;采摘区采用线性模型分析机器人手臂在该区附近运动规律,判断系统的可控性,设计出线性模型的二次最优控制策略(LQR)。仿真结果表明:该控制器使得苹果采摘机器人手臂到达采摘区后的稳定时间≤2 s,满足控制器设计的精度要求,可完成自然光照下对成熟苹果的采摘。