申一歌，袁 铸

(河南工业职业技术学院，河南 南阳 473000)



基于FPA控制系统的多指多关节采摘机械手设计

申一歌，袁 铸

(河南工业职业技术学院，河南 南阳 473000)

针对传统机械手爪存在抓持动作单一、自由度少及通用性较差等缺点，设计了一种新型的由FPA直接驱动的多指多关节采摘机械手，有效地提高了机械手的灵活性和对不同果实采摘的自适应能力。从静力学的角度，建立了弯曲关节的转角及输出力的静态模型，并利用多目标优化方法对各个关键受力的均匀性进行了优化设计，分析了三自由度手指的输出力特性。最后，通过实验方法建立了机械手的苹果抓持实验，分析了气压值与抓持能力之间的关系。实验结果表明：随着待采摘果实目标半径的增大，机械手抓取关节角度有所减小，机械手抓取关节手指内腔的压力有所降低，为新型采摘机械手的研究提供了理论借鉴和技术参考。

多指机械手；多目标优化；FPA驱动；抓持能力；自由度

0 引言

农业的机械化实现了用机械动力和电力代替人力和畜力，以工作机械代替人的手工工具的目标。20世纪70年代以来，农业逐渐推广应用自动控制、电子计算机、系统工程、遥感等技术，实现部分生产作业和管理自动化，取得了提高作业质量、效率和安全、省力等效果。在果蔬采收作业时，采摘机器人是最常用的自动化和智能化机械工具之一，但在作业过程中，传统的采摘机械手的抓取动作比较单一，手指关节自由度较少，通用性较差，制约了采摘机器人的发展和应用。……