果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的柔順控制研究

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1、分類號jP241．3編號——J0299墨1107067@江．薄大擎碩士學(xué)位論文果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的柔順控制研究TheResearchofComplianceControlforEnd--effectorofFruitPickingRobot指導(dǎo)教師姬佳作者姓名墨太住申請學(xué)位級別亟±專業(yè)名稱控劍理論皇控劍工猩論文提交日期2Q!壘生蔓月論文答辯日期2Q!壘生魚旦學(xué)位授予單位和日期i隧太堂．2Q!壘生魚旦一評閱人獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中

2、已注明引用的內(nèi)容以外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果，也不包含為獲得江蘇大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：≯‘分知

3、午年6具gB學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書江蘇大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館、中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一

4、致，允許論文被查閱和借閱，同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本論文編入《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》并向社會提供查詢，授權(quán)中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社將本論文編入《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》并向社會提供查詢。論文的公布(包括刊登)授權(quán)江蘇大學(xué)研究生處辦理。本學(xué)位論文屬于不保密團(tuán)。學(xué)位論文作者簽名：-V-六+指導(dǎo)教師簽名：加件年多月髟日乃丫年6只g日江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要研究面向應(yīng)用的果實(shí)采摘機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)果實(shí)收獲作業(yè)機(jī)械化、自動化，保證果實(shí)的實(shí)時采收、降低收獲作業(yè)費(fèi)用，促進(jìn)果實(shí)種植生產(chǎn)增效的重要途徑；同時

5、對于解決當(dāng)前國家正面臨的勞動力短缺，提高勞動生產(chǎn)率，調(diào)整我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有著重要的意義。由于果實(shí)的表皮較薄、易損傷，收獲機(jī)器人末端執(zhí)行器采摘損傷率較高，完好率低。要實(shí)現(xiàn)對果實(shí)的無損傷抓取，就要求果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器具有一定的柔順性。論文主要研究果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的主動柔順控制方法，即從力控制的角度出發(fā)，解決目前末端執(zhí)行器采摘、抓取時容易損傷果實(shí)的弊端，提高果實(shí)抓取完好率。完成的工作主要包括：(1)以設(shè)計安裝在剛性手臂頂端的兩指末端執(zhí)行器為研究對象，將末端執(zhí)行器的動力學(xué)模型看作質(zhì)點(diǎn)模型，分別對驅(qū)動電機(jī)和

6、末端執(zhí)行器建模，進(jìn)而得出末端執(zhí)行器整體模型。(2)基于果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器抓取特點(diǎn)和要求，提出一種基于廣義比例積分的力矩控制方法。在對末端執(zhí)行器分析和建模的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于廣義比例積分的力矩控制器。為了避免計算力矩跟蹤誤差速度，保證力矩控制系統(tǒng)的實(shí)時性，且使力矩控制系統(tǒng)對由力矩跟蹤誤差和恒定擾動構(gòu)成的斜坡誤差具有魯棒性，在力矩控制器中加入了積分重構(gòu)器，該積分重構(gòu)器不影響控制系統(tǒng)閉環(huán)特性。根據(jù)末端執(zhí)行器的物理參數(shù)，設(shè)計控制器的控制參數(shù)，建立仿真模型，采用多種信號作為參考力矩，通過仿真驗(yàn)證所設(shè)計的力矩控制器的性

7、能。(3)基于抓取穩(wěn)定性的原理，分析兩手指末端執(zhí)行器抓取穩(wěn)定條件。從實(shí)際出發(fā)，將目標(biāo)果實(shí)的重力以及末端執(zhí)行器運(yùn)動時的加速度考慮在內(nèi)，對末端執(zhí)行器抓取目標(biāo)果實(shí)的受力情況進(jìn)行分析，得到在保證對目標(biāo)果實(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抓取的條件下末端執(zhí)行器施加的最小抓取力，為采摘試驗(yàn)提供系統(tǒng)輸入設(shè)定力矩。(4)末端執(zhí)行器分別采用廣義比例積分控制和傳統(tǒng)比例積分控制對蘋果和梨進(jìn)行實(shí)物抓取試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)比例積分控制，基于廣義比例積分的力矩控制具有良好的力矩跟蹤能力和較高的抓取完好率，適合應(yīng)用于末端執(zhí)行器的采摘抓取。關(guān)鍵詞：采摘機(jī)器

8、人，末端執(zhí)行器，廣義比例積分控制，柔順控制，抓取試驗(yàn)果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的柔順控制研究II江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTTheresearchoffillitpickingrobotnotonlyhassomepracticalsignificanceforenhancingagriculturalproductivity,reducelaborintensityoffarmers，meetingmarketdemandandkeepingupwiththehi曲technology,accelera

9、tingthemodernizationofChineseagriculturalprogress．Astheskinoffruitisthinandeasytodamage，theintactrateoffruitpickingwiththeagriculturalrobotisverylowandthelossrateisveryhigll．Am旬orreasonofhi曲dama