柑桔采摘机器人末端执行器设计与试验

李亚丽; 曹中华; 潘良; 董继伟; 杨长辉; 湛小梅; 《中国南方果树 》 2024 北大核心

摘要：针对现有柑桔采摘机器人末端执行器单果采摘时间长、采摘成功率低等问题，以20SiMnMoV合金结构钢为材料，设计制作了一款柑桔采摘末端执行器。该末端执行器主要由抓取机构、剪切机构、连接架及控制系统等部分组成，通过控制系统，抓取机构可以实现柑桔无损抓取，剪切机构可将果梗与柑桔快速分离。应用CATIA软件建立末端执行器的三维模型，借助UG与ABAQUS软件对其进行模态分析与静强度分析，得到末端执行器在采摘柑桔过程中不会发生共振，最大变形量为0.077 mm,最大应力为853.1 Mpa、小于材料屈服强度。在脐橙园田间采摘试验结果表明，在采摘机器人机械臂姿态的采摘角度为45°,切割刀刃角度为45°,空压机气压为6 kPa时，采摘成功率最高，单果采摘时间接近最小。该柑桔采摘机器人末端执行器采摘速度高，控制难度低，与机械臂集成度高。

关键词： 末端执行器 动力学分析 模态分析 静强度分析 柑桔采摘