水果尺寸在线测量的智能柔性手爪设计

针对目前水果自动化分级中手爪普遍缺少抓取力和水果尺寸信息而感知能力不足的问题,设计一种具有抓取力和水果尺寸原位动态检测功能的柔性手爪。首先,设计一种基于单气道多腔体结构的智能柔性三指手爪,其中一根手指通过悬臂梁力传感器竖直安装于手掌上用于检测力触觉,一根手指内嵌柔性弯曲度传感器用于检测手指的弯曲度,另一根手指直接固装于手掌上;设计力觉传感器和弯曲度传感器调理电路,并分别进行标定。其次,提出基于力觉传感器和弯曲度传感器融合的水果尺寸原位测量方法,推导基于手指弯曲度的水果尺寸测量公式,并通过有限元分析和试验进行验证。有限元仿真结果表明,基于手指弯曲度的水果直径测量误差小于5%;通过分别对不同直径(15 mm、25 mm、35 mm、45 mm)的3D打印圆柱和水果(杏子、冬枣、红提和龙眼等)进行抓取试验,表明力觉信号第一次突变时刻(手指刚接触到圆柱时)的手指弯曲度可用于被抓物直径的精确测量,误差小于5%。基于柔性手爪的力觉传感器和弯曲度传感器信息融合进行水果尺寸的在线快速测量是可行的。