一种基于数据控制算法的末端执行器及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于数据控制算法的末端执行器及其设计方法，针对农业场景自动化生产设备抓取成功率低，损伤大的问题，提出一种基于数据驱动控制的末端执行器系统，包括执行器结构与控制方法两个方面，所述末端执行器机械结构包括：红外位置传感器、连接接口、连接机构、舵机、驱动机构、基座、平行四连杆机构、压力传感器和弧面夹指。本发明专利技术采用数据驱动控制算法，设计了PID控制器和偏格式动态线性化无模型自适应(PFDL

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据控制算法的末端执行器及其设计方法


[0001]本专利技术涉及农业机器人领域，尤其设计果蔬机器人抓取成功率低、损伤大的问题，提出一种基于数据驱动控制的末端执行器系统。

技术介绍

[0002]在机器人抓取和搬运物体过程中，末端执行器是与操作对象直接接触的部分，为了减少此过程对操作对象的损伤，末端执行器控制系统的设计成为了此领域研究人员的重要研究方向。在农业机器人方面，由于实际环境复杂，未知的情况很多，所以改善果蔬抓取的成功率、损伤率等指标已成为相关机器人研究的关键技术。由于球形果蔬具有柔、脆、易损等特性，为了减小夹持和搬运的损伤，需要对末端执行器进行力控制研究，以实现灵巧、柔顺抓取的功能。我国是世界食品、农产品生产大国，末端执行器的力控制研究对我国实现农业自动化采摘具有重要研究价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于数据驱动控制算法的末端执行器及其设计方法，旨在通过使用末端执行器夹取过程中驱动电机转角输入数据和接触力偏差输出数据实现接触力跟踪控制，有效改善果蔬抓取的成功率、损伤率。r/>[0004]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据控制算法的末端执行器，其特征在于，包括：红外位置传感器(1)、连接接口(2)、连接机构(3)、舵机(4)、驱动机构(5)、基座(6)、平行四连杆机构(7)、压力传感器(8)和弧面夹指(9)，所述连接接口(2)将红外位置传感器(1)与末端执行器结合，使红外位置传感器(1)处于检测抓取对象的合适位置；通过所述连接接口(2)和连接机构(3)使末端执行器与机械臂组装；所述连接机构(3)、舵机(4)、驱动机构(5)和平行四连杆机构(7)都连接在基座(6)上，所述压力传感器(8)嵌入在弧面夹指(9)的中心，与抓取对象直接接触并反馈压力。2.如权利要求1所述一种基于数据控制算法的末端执行器设计方法，包含以下步骤：步骤一、末端执行器设计：针对球形果蔬形状设计专用末端执行器结构，并且可以通过机械接口与Baxter机器人手臂连接；步骤二、运动学分析：针对末端执行器机械结构进行运动学分析，研究位置、速度和加速度三个方面与时间的变换；确定设计的末端执行器两个弧面夹指的运动范围与行程，并确定关键点两个弧面夹指中心的运动轨迹；步骤三、动态线性化：根据末端执行器系统抓取力控制策略，利用偏格式动态线性化无模型自适应控制器PFDL
‑
MFAC来解决末端执行器控制问题，证明包含控制器实际系统的合理性；步骤四、PFDL
‑
MFAC控制器设计：根据末端执行器系统动态线性化，设计PFDL
‑
MFAC控制策略，并与传统PID控制器进行对比分析；步骤五、将设计的控制器通过RecurDyn和Matlab机械
‑
控制联合仿真，无模型自适应控制在调节时间、超调等控制指标上的效果优于传统PID控制，实现期望力跟踪控制。3.如权利要求2所述的一种基于数据控制算法的末端执行器设计方法，其特征在于，步骤一所述末端执行器设计的实现过程如下：根据球形果蔬物理形状设计具有包络功能的末端执行器，并将末端执行器夹指弧面设计成仿人类指纹的凹凸纹理，增加静摩擦力的效果。4.如权利要求2所述的一种基于数据控制算法的末端执行器设计方法，其特征在于，步骤二所述运动学分析的实现过程如下：针对末端执行器，研究位置、速度和加速度三方面与时间的变化关系，根据RecurDyn仿真软件完成点角度、角速度和角加速度三方面的仿真分析，并根据仿真和末端执行器实物验证关键点运动轨迹，说明机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振泽，何井全，董迪锴，易维云，陈金炎，周捷讯，丰锐，周亚仑，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：