基于滑覺檢測的農(nóng)業(yè)機(jī)器人果蔬抓取研究.pdf

1、當(dāng)在果蔬采摘、加工等作業(yè)環(huán)節(jié)中引入農(nóng)業(yè)機(jī)器人時，經(jīng)常需要末端執(zhí)行器執(zhí)行抓取作業(yè)。合適抓取力既要能夠避免果蔬滑落，也要防止果蔬損傷。但是實際果蔬的形狀、重量、成熟度等因素差異大，因此在作業(yè)過程中，農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)能根據(jù)作業(yè)對象實時調(diào)整抓取力，使末端執(zhí)行器既能穩(wěn)定抓持住果蔬，又能盡量減小果蔬的損傷。為此，本文以采摘機(jī)器人抓取系統(tǒng)為研究平臺，從傳感器以及抓取力調(diào)節(jié)控制策略等方面入手，對機(jī)器人無損抓取技術(shù)進(jìn)行了深入研究，主要工作如下:
　　

2、 1)本文對果蔬與二指平行手爪的接觸進(jìn)行了分析，對穩(wěn)定抓取理論及果蔬機(jī)械損傷機(jī)理進(jìn)行了探討。利用壓敏電阻作為敏感材料制作了一種新型靈敏的滑覺傳感器，構(gòu)建了滑覺信號觀測系統(tǒng)。用短時傅里葉變換方法分析了滑覺信號的頻譜特征，并運用了離散小波變換結(jié)果來區(qū)分法向抓取力變化與實際發(fā)生的滑動信號，以使滑動信號檢測結(jié)果不受法向抓取力變化的影響，試驗結(jié)果表明了滑覺檢測的穩(wěn)定性。以DWT的細(xì)節(jié)系數(shù)作為反饋信息調(diào)節(jié)二指手爪抓取力的實際實驗證明了該滑覺傳感器和

3、滑覺檢測算法的有效性。
　　 2)設(shè)計了一個基于減法聚類及自適應(yīng)神經(jīng)模糊網(wǎng)絡(luò)的智能控制器來調(diào)節(jié)抓取力。以當(dāng)前抓取力和滑動時的DWT的細(xì)節(jié)系數(shù)作為控制器的輸入，末端執(zhí)行器閉合的距離作為控制器的輸出。首先用減法聚類建立T-S模糊模型，然后通過調(diào)整聚類半徑的方法優(yōu)選模糊規(guī)則數(shù)，最后利用梯度下降混合最小二乘算法訓(xùn)練該模型的前件參數(shù)和結(jié)論參數(shù)，最終得到的模糊控制器只需4條規(guī)則，可以實現(xiàn)模糊控制的實時在線推理，增加了機(jī)器人的柔順性。實際實驗