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Análisis y experimentación sobre las características de movimiento de un manipulador de robot para recolección de pitahaya

Autores: Lou, Kairan; Wang, Zongbin; Zhang, Bin; Xu, Qiu; Fu, Wei; Gu, Yang; Liu, Jinyi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Análisis y experimentación sobre las características de movimiento de un manipulador de robot para recolección de pitahaya


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales

Palabras clave

Fruta del dragón
Robot recolector
Manipulador
Características de movimiento
Planificación de trayectoria
Modelo dinámico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 41

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Debido a las complejas posiciones de crecimiento de la fruta del dragón y la dificultad en la recolección robótica, este documento propone un robot de recolección de fruta del dragón de seis grados de libertad e investiga las características de movimiento del manipulador para abordar los problemas de movimiento adaptativo del manipulador de recolección. Basándose en las características agronómicas del cultivo de la fruta del dragón, se determinó el diseño estructural del robot y las dimensiones de su manipulador. Se estableció un modelo cinemático del robot de recolección de fruta del dragón basado en la teoría de tornillos, y se analizó el espacio de trabajo del manipulador utilizando el método de Monte Carlo. Además, se construyó un modelo dinámico del manipulador basado en la ecuación de Kane. Los experimentos de rendimiento bajo planificación de trayectorias y no trayectorias mostraron que la planificación de trayectorias redujo significativamente el consumo de energía y el par máximo. Específicamente, el consumo de energía de la Articulación 3 disminuyó un 62,28%, y durante las etapas de recolección, colocación y restablecimiento, el par máximo de la Articulación 4 bajo planificación de trayectorias fue de 10,14 N·m, 12,57 N·m y 16,85 N·m, respectivamente, en comparación con 12,31 N·m, 15,69 N·m y 22,13 N·m bajo planificación no de trayectorias. Esto indicó que el manipulador opera con menos impacto y un movimiento más suave bajo la planificación de trayectorias. Comparando la simulación del modelo dinámico y las pruebas reales, el error absoluto máximo en los torques de las articulaciones fue de -2,76 N·m, verificando la corrección de las ecuaciones dinámicas. A través de experimentos de recolección en campo, se verificó que la tasa de éxito de recolección de la máquina fue del 66,25%, con un tiempo promedio de recolección de 42,4 s por fruta del dragón. El manipulador operó sin problemas durante cada proceso de recolección. En el estudio, el manipulador de recolección de fruta del dragón mostró una buena estabilidad, proporcionando la base teórica y el soporte técnico para la recolección inteligente de fruta del dragón.

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