魏 博 何金银 石 阳 蒋光利 张宪宇 马 莹

(重庆邮电大学先进制造工程学院， 重庆 400065)

0 引言

柑橘的种植在我国非常普遍，产量很大且品种多[1]。采摘方法大部分以人工采摘方式为主[2-4]，存在效率低、劳动强度大、劳动力成本高、安全性低等缺点[5-7]，人工成本占总成本的47.71%[8]。因此，利用采摘机器人实现柑橘采摘机械化、自动化的需求十分迫切[9-12]。而采摘末端执行器作为采摘机器人的核心装置，在避免损伤前提下，实现对不同尺寸、果形的柑橘采摘是研究的关键[13-14]。

近年来，国内外学者相继针对果蔬采摘末端执行器开展了研究。对于草莓[15]、番茄[16]、黄瓜[17-18]、猕猴桃[19-20]、苹果[21]等生长特性不同的果蔬，采摘末端执行器的设计也不同。对柑橘采摘机器人来说，能够适应不同尺寸与椭圆度的柑橘采摘需求，在施加适当抓取力的前提下，增大末端执行器与果实之间的摩擦力，在防止末端执行器棱边刮伤柑橘表皮的同时，实现稳定采摘，是采摘机器人末端执行器研究的关键技术之一。

针对柑橘无损采摘问题，大多学者采用软体材料和柔性驱动器来实现[22]。但由于气压系统固有的不稳定性，可能会出现抓取不稳定而引起果实掉落问题。柑橘在自然环境下生长，会出现大小、椭圆度差异较大的情况[23-24]。而传统的欠驱动采摘执行器一方面对尺寸较小果实无法实现稳定抓取，另一方面无法实现主动柔顺抓取，刚性手指对椭圆度较大柑橘易产生划痕。

多指手控制方面，美国NASA与通用公司研制的机器人宇航员用灵巧手为拇指设计了弯曲与旋转自由度，并利用钢丝绳进行欠驱动柔性控制，但长时间使用后，绳的非弹性形变会导致手指锁紧力变小[25]。……