并联机器人串类水果抓取模型及抓取位姿计算

针对随机放置串类水果图像中主果梗和非主果梗间特征区别不明显、平面轮廓法获取的机器人抓取位姿信息较少的问题,该文构建了并联机器人串类水果三维抓取模型,并提出一种基于主果梗骨架和三维抓取模型的4-R(2-SS)并联机器人随机放置串类水果抓取位姿计算方法,以获取较高精度、包含较多信息的抓取位姿,进一步提高机器人对串类水果的抓取成功率。采用果粒和果梗区域的轮廓间距构建用于提取串类水果果梗轮廓的形态学图像分割法,并基于多维特征向量和高斯混合模型聚类算法提取主果梗;根据主果梗三维位姿和机器人夹持机构特征构建4种基于主果梗骨架的随机放置串类水果三维抓取模型,获取夹持机构的空间位置、绕Z轴的旋转角度以及手指开口宽度的抓取位姿信息。将提出的抓取位姿计算方法应用于课题组研制的4-R(2-SS)并联机器人串类水果机器视觉自动分拣系统进行试验验证。试验结果表明,相对于基于平面轮廓的抓取位姿获取方法,基于该文方法的有分支主果梗和无分支主果梗串类水果的抓取成功率分别提高14和12个百分点,平均抓取成功率提高13个百分点。该文提出的抓取位姿计算方法可有效提高4-R(2-SS)并联机器人机器视觉系统对随机放置串类水果抓取位姿的获取精度,有助于进一步实现串类水果的准确快速自动分拣。

基于三维模型的食品分拣机器人抓取控制方法

目的:解决现有串类水果在机器人分拣中存在的准确性差、分选效率低等问题。方法:基于高速并行食品分拣系统结构,将改进的SURF算法与改进的RANSAC算法相结合用于食品分拣机器人抓取点定位,建立三维抓取模型实现串类水果的自动稳定抓取。以葡萄为例,通过试验验证了所提方法的优越性和准确性。结果:所提方法与常规方法相比,平均抓取成功率提高15.00%左右,平均抓取时间缩短0.101 s。结论:该食品分拣机器人可有效提高串类水果抓持点定位的准确性,具有较高的成功率。

电-气复合驱动柔性机械手的设计与研究

目的针对轻工业、食品行业中被抓取对象物性多样、尺寸范围较大等问题,设计一种通用的欠驱动柔性机械手。方法根据机械手需要满足的功能设计机械手结构,运用Matlab软件中的Fsolve函数求解机械手中指节、指尖节相对转角与笔形气缸压力的关系,并以此绘制机械手的工作空间图,建立机械手的简化抓取模型,并以500 mL的啤酒、160 mL的可乐为抓取目标进行机械手抓取计算。结果机械手的尺寸自适应连续宽度范围为0～200 mm,在适应被抓物体尺寸大小的同时可以对机械手与物体间的接触力进行精确控制。结论设计的机械手抓取范围较大,装有扭弹簧的串联双铰链结构使机械手无需传感器就可以实现对目标的可靠抓取。