蘑菇采摘机器人的结构设计及优化

来源：江苏大学学报·自然科学版杂志2024年第3期北京时间：

作者：孙龙霞1，吕宁2，於锋1，葛迅一1，胡双燕1

单位：1. 江苏省农机具应用中心， 江苏 南京 210036； 2. 南京农业大学 人工智能学院， 江苏 南京 210031

摘要：针对工厂化蘑菇种植中人工采摘费时、费力等问题，研制了一款蘑菇采摘机器人.首先，采用模块化设计了采摘机器人机械结构，基于D-H法推导机器人运动学正解和逆解，并进一步分析了采摘手臂的动力学性能；以采摘效率为目标建立了手臂尺寸的多目标优化模型，并用遗传算法求最优解；然后建立Adams虚拟样机模型，对优化前后的机器人模型分别进行采摘动力学仿真试验，结果表明，在电动机输出转矩相同情况下，大臂关节和小臂关节最大角速度分别提高22.9%和18.6%，单次采摘时间由1.60 s缩短到1.36 s ，速度提高15%；最后研制原理样机并进行采摘试验，试验结果表明，所研制的机器人可适用于工厂化蘑菇种植模式下多层菇床中狭小、大面积作业的自动化采摘，单次蘑菇采摘时间约为2.0 s.

关键词：蘑菇, 采摘机器人, 运动学分析, 多目标优化, 动力学仿真

基金资助：江苏省现代农机装备与技术示范推广项目(NJ2021-37)； 江苏省重点研发计划项目（BE2022363）； 江苏省农业科技自主创新项目（CX(20)3068）