气动软体采摘机械手设计及实验研究

简介

针对传统刚性采摘机械手适用范围小、环境适应性差及对果蔬损伤大等问题,设计了一种面向沙果采摘的刚柔耦合气动软体采摘机械手。根据沙果的结果特点以及采摘要求,确定了六指包裹式采摘形式。以龙丰果为例,建立了采摘机械手软体手指弯曲角度计算模型,确定了单指的弯曲角度;通过3种硅胶材料的拉伸对比实验,选定HY-E620型硅胶作为软体手指的材料;开展了多种结构对软体手指弯曲性能影响的ABAQUS有限元仿真分析,确定了较优的结构;利用实验测定了不同驱动气压条件下单根软体手指弯曲角度与输出力的对应关系,并在0.08 MPa驱动气压下对多种水果进行三指抓取实验,验证了软体手指结构的合理性。最后,试制了六指包裹式气动软体采摘机械手,并分别对沙果、苹果、梨和橘子等进行了采摘实验。结果表明所设计的采摘机械手不仅对含3~6个果实的成串沙果的采摘成功率达到80%,还可采摘苹果、梨和橘子等类球形水果,具有一定的通用性,可为水果采摘机械手的设计与研究提供新思路。