苹果采摘机器人柔顺抓取的参数自整定阻抗控制

被引：21

作者：

丁一 ^{[1
]}

姬伟 ^{[1
]}

许波 ^{[1
]}

陈光宇 ^{[1
]}

赵德安 ^{[1
,2
]}

机构：

[1] 江苏大学电气信息工程学院

[2] 机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室

来源：

农业工程学报 | 2019年 / 35卷 / 22期

关键词：

机器人; 收获; 苹果; 柔顺抓取; 力学特性; 阻抗控制; 参数自整定;

D O I：

暂无

中图分类号：

S225.93 [树产物收获机]; TP242 [机器人];

学科分类号：

0828 ; 1111 ;

摘要：

为了实现苹果机器采摘过程中的柔顺抓取以减小果实损伤,该文在对苹果抓取过程的力学特性变化规律分析的基础上,提出了苹果采摘机器人柔顺抓取的参数自整定阻抗控制方法。首先,利用Burgers黏弹性模型表征苹果的流变特性,将抓取过程分为匀速加载、夹持减速、应力松弛3个阶段,在此基础上求解获得苹果形变量随时间的变化规律和果实接触力与变形量的变化关系。然后,求解出所设计的基于力的阻抗控制系统的期望输入以及抓取环境接触力模型。最后,针对阻抗控制器参数对接触力的影响,构造阻抗参数自整定变化函数,完成改进阻抗控制系统设计。仿真及试验结果表明:依据果实抓取模型及变形规律求解期望位置的方式来模拟末端执行器对苹果的抓取过程是可行的,所建立的抓取环境接触力模型在一定程度上能够避免将环境模型简化为一阶模型而产生的误差。改进阻抗控制得到的期望抓取力更加平顺,其超调量约为2.3%,接触力调节时间减小到0.48 s,接触力的超调量约为2%,较未改进阻抗控制的接触力超调量减小了37.5%。研究结果可为苹果采摘机器人的柔顺控制方法提供参考。

引用

页码：257 / 266

页数：10

共 58 条

[1]

Robust impedance control of a compliant microgripper for high-speed position/force regulation. Xu Q. IEEE Transactions on Industrial Electronics . 2015

[2]

Robust impedance control of a compliant microgripper for high-speed position/force regulation. Xu Q. IEEE Transactions on Industrial Electronics . 2015

[3]

Optimal Impedance Force-Tracking Control Design With Impact Formulation for Interaction Tasks. Roveda L,Iannacci N,Vicentini F et al. IEEE Robotics&Automation Letters . 2017

[4]

Optimal Impedance Force-Tracking Control Design With Impact Formulation for Interaction Tasks. Roveda L,Iannacci N,Vicentini F et al. IEEE Robotics&Automation Letters . 2017

[5]

A slip detection and correction strategy for precision robot grasping. Stachowsky M,Hummel T,Moussa M,et al. IEEE ASME Transactions on Mechatronics . 2016

[6]

A slip detection and correction strategy for precision robot grasping. Stachowsky M,Hummel T,Moussa M,et al. IEEE ASME Transactions on Mechatronics . 2016

[7]

A nighttime image enhancement method based on Retinex and guided filter for object recognition of apple harvesting robot. JI W,QIAN Z,XU B,et al. International Journal of Advanced Robotic Systems . 2018

[8]

[9] 果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制 [J].

姬伟 ;

罗大伟 ;

李俊乐 ;

杨俊 ;

赵德安 .

农业工程学报, 2014, 30 (09) :19-26

[10] 果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制 [J].