Optimizando la fuerza de contacto en un extremo efectuador de un robot recolector de manzanas
Autores: Zhang, Hongwei; Ji, Wei; Xu, Bo; Yu, Xiaowei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimizando la fuerza de contacto en un extremo efectuador de un robot recolector de manzanas
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Cosecha de manzanas
Efector final
Fuerza de agarre
Estabilidad
Modelo de optimización
Distribución de fuerza de contacto
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La calidad de la recolección de manzanas afecta las ventas de manzanas, y la fuerza de agarre del efector final de un robot recolector de manzanas es muy importante para la recolección de manzanas. Es fácil causar daños a las manzanas debido a una fuerza de contacto excesiva, o cuando la fuerza de contacto es demasiado pequeña para agarrar la manzana. Sin embargo, la investigación actual carece de un análisis de la fuerza mínima de agarre estable de las manzanas. Por lo tanto, con el fin de lograr el agarre estable de las manzanas por el efector final de un robot recolector y reducir el daño a la fruta, este estudio analiza primero la estabilidad de agarre del efector final basado en la teoría de cierre de fuerza, y considera de manera integral las restricciones de cierre de fuerza, las restricciones no lineales del cono de fricción y la introducción de restricciones de torque. A continuación, las condiciones de restricción se procesan utilizando una función de obstáculo, y se introduce un factor de penalización para construir un modelo de optimización de la distribución de la fuerza de contacto del efector final. Luego, se utiliza el método de Newton mejorado para agarrar y resolver el modelo de distribución de la fuerza de contacto. Bajo la premisa de seleccionar el factor de penalización, se determina la fuerza de contacto óptima para agarrar una manzana utilizando un método de análisis de simulación de ejemplo numérico, y se verifica la validez de la solución. Para verificar la fiabilidad del modelo de optimización de la distribución de la fuerza de contacto, se verifica la importancia práctica del método para el agarre de manzanas en un experimento de agarre real. El experimento real muestra que el método puede proporcionar la fuerza de agarre estable mínima al efector final para lograr un agarre estable.
Descripción
La calidad de la recolección de manzanas afecta las ventas de manzanas, y la fuerza de agarre del efector final de un robot recolector de manzanas es muy importante para la recolección de manzanas. Es fácil causar daños a las manzanas debido a una fuerza de contacto excesiva, o cuando la fuerza de contacto es demasiado pequeña para agarrar la manzana. Sin embargo, la investigación actual carece de un análisis de la fuerza mínima de agarre estable de las manzanas. Por lo tanto, con el fin de lograr el agarre estable de las manzanas por el efector final de un robot recolector y reducir el daño a la fruta, este estudio analiza primero la estabilidad de agarre del efector final basado en la teoría de cierre de fuerza, y considera de manera integral las restricciones de cierre de fuerza, las restricciones no lineales del cono de fricción y la introducción de restricciones de torque. A continuación, las condiciones de restricción se procesan utilizando una función de obstáculo, y se introduce un factor de penalización para construir un modelo de optimización de la distribución de la fuerza de contacto del efector final. Luego, se utiliza el método de Newton mejorado para agarrar y resolver el modelo de distribución de la fuerza de contacto. Bajo la premisa de seleccionar el factor de penalización, se determina la fuerza de contacto óptima para agarrar una manzana utilizando un método de análisis de simulación de ejemplo numérico, y se verifica la validez de la solución. Para verificar la fiabilidad del modelo de optimización de la distribución de la fuerza de contacto, se verifica la importancia práctica del método para el agarre de manzanas en un experimento de agarre real. El experimento real muestra que el método puede proporcionar la fuerza de agarre estable mínima al efector final para lograr un agarre estable.