基于欠驱动原理的脐橙采摘末端执行器的设计与试验

果蔬采摘机器人的末端执行器是采摘机器人的重要组成部分，直接影响采摘的成功率与采摘效率。通过分析脐橙特性，基于欠驱动原理设计了一种夹剪一体的脐橙采摘末端执行器。其整体机构由一个两层3指机械爪手构成，两层手指中的一层为剪切机构载体，另一层则为对果实抓取固定的夹持手指；剪切机构由摇杆滑块机构组成。构建剪切机构与机械手的力学模型，根据需求对相关零部件进行了设计与选型；判断了防止机械手剪切机构发生干涉的运动误差范围，并对关键受力部位进行了有限元分析。结果表明，因关键受力点变形导致的运动误差在安全误差范围内，验证了结构的合理性。通过Adams软件对其进行运动学仿真，进一步证明了该末端执行器的可行性。最后，通过末端执行器实物样机进行脐橙采摘剪切试验，机构整体采摘成功率为95%，采摘周期为4.3 s。