果蔬快速采摘的夹持碰撞模型与损伤机理研究

项目名称： 果蔬快速采摘的夹持碰撞模型与损伤机理研究

项目编号： No.50905076

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 电工技术

项目作者： 刘继展

作者单位： 江苏大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 拟以夹持控制－夹持碰撞过程－果实损伤相结合，首次对机器人快速采摘的手爪与果实非弹性碰撞动力学模型和果蔬碰伤发生机理展开研究。利用采摘机器人手爪系统进行快速夹持碰伤实验，获得不同控制模式/参数下果实的力－时间、力－变形和峰值碰撞力－碰伤关系；通过对碰撞淤伤部位的显微解剖与图像处理，将碰伤发生的宏观外部条件和内部细观结构的损伤形成相结合揭示快速夹持下果实的碰伤机理，并将反映局部碰伤敏感性的细观力学模型耦合于宏观力学模型内建立果实的非线性粘弹塑性本构模型；在其与手爪机电系统动力学模型基础上，通过实验拟合修正建立手爪－果实的非弹性碰撞动力学模型；最后利用该模型得到采摘机器人快速柔顺夹持的手爪优化控制模式和参数。本研究填补了果蔬宏观力学特性－碰伤敏感性－果实细观结构之间的鸿沟，并实现了对现有弹性接触碰撞理论的突破，为快速柔顺夹持提供了依据。

中文关键词： 机器人；果实；快速采摘；碰撞；柔顺

英文摘要：

英文关键词： Robot；Fruit；High-speed harvesting；Collision；Compliant