果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制

作     者：姬伟 罗大伟 李俊乐 杨俊 赵德安 Ji Wei;Luo Dawei;Li Junle;Yang Jun;Zhao Dean

作者机构：江苏大学电气信息工程学院镇江212013 机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室镇江212013 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室南京210096 

基　　金：江苏省博士后基金资助项目(1102110C) 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室开放课题基金(MCCSE2013A03) 江苏省高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发〔2011〕6号) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2014年第30卷第9期

页      码：19-26页

摘      要：为了尽可能减小采摘机器人末端执行器在采摘过程中对果蔬的损伤,提出了一种基于广义比例积分(GPI,generalized proportional integral)的抓取力矩控制方法。首先,对由电机驱动的末端执行器建立模型,推导出电机输入电压与负载力矩之间的数学关系;然后,利用积分重构器设计GPI力矩反馈控制器,将力偏差转化为电机的输入电压控制。该方法不需要对力矩跟踪误差进行求导计算,避免了求导所带来的系统延时和噪声问题。仿真和实物抓取试验结果表明,采用GPI的末端执行器力矩控制对跟定信号的跟踪误差达到10-3量级,具有良好的力矩跟踪能力,与传统PI(proportional integral)控制方法相比,其控制力矩和电机控制电压输出平稳,降低了末端执行器抓取时对果蔬的损伤,无损采摘效率达到90%,比PI控制的采摘完好率高出8个百分点,适合于对果蔬的柔顺抓取控制。该研究可为果蔬采摘机器人无损采摘提供参考。

主 题 词：机器人 模型 控制系统 末端执行器 广义比例积分 柔顺控制 

学科分类：082804[082804] 080202[080202] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.09.003

馆 藏 号：203135227...