番茄采摘机器人末端执行器的硬件设计中

导语

随着信息化时代的到来，现代农业机械正朝着自动化、智能化、多功能化的方向飞速发展，为农业研究与应用带来了前所未有的广阔前景。在这个大背景下，本文聚焦于果蔬采摘这一农业生产中的重要环节，旨在通过机械化、自动化和智能化的手段，提高采摘效率和质量，降低劳动强度，改善作业环境。

以成熟番茄为例，我们进行了一系列力学特性的研究。基于穿刺试验，我们深入了番茄的力学特性，特别是在弹性破裂点的数值以及番茄皮的压缩强度方面。这些数据为设计适用于温室采摘的机械手末端执行器提供了宝贵的理论依据。

为了精准地实施采摘作业，我们利用TA-XT2i质地分析仪对成熟番茄进行了详尽的力学特性实验。通过对十组番茄的穿刺实验，我们获得了每组番茄破裂时所需的破裂力和最大破坏强度。这些关键数据为我们指导了末端执行器的设计方向。

深入研究番茄的生长特性和力学特性后，我们选择了一种两爪采摘机械手的结构型式。这种设计充分考虑了番茄的采摘需求。我们发现，末端执行器的可操作度最大值与杆长无关，而是与手腕关节弯曲的角度紧密相关。通过精确的力量分析，我们确定了机械手的驱动力与夹紧力之间的关系，确保两个回转手爪的夹持误差小于5毫米。我们也根据末端执行器各杆件之间的几何关系，精确确定了各杆件的长度。

在手腕驱动设计方面，我们为机械手精心设计了驱动方式。这一系列研究旨在实现精准、高效的番茄采摘作业。希望通过我们的努力，能为农业机械化、自动化和智能化的发展贡献一份力量。

本文的分析到这里告一段落，未来我们将继续关注这一领域的进展，下期再与大家分享！