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果实采摘是农业种植生产过程中最耗时费力的环节.为了实现果实的良好抓取,本研究设计了一款结构精简、具有自适应性的柔性机械手.该机械手由柔性手指、气动元件、手腕和底座组成,基于3D打印制作,装配简单.其中,气动元件和柔性手指由柔性材料TPU和PLA打印而成,手腕为具有柔性的一体件打印而成;利用气动元件的伸缩功能实现对手腕的驱动,带动柔性手指自适应变形抓取果实.结合常曲率变形和D-H坐标法建立了单手腕的运动学模型.在此基础上,进行了柔性机械手功能性验证试验和安全测试试验.试验结果表明,柔性机械手具有适应果实的形状进行自适应抓取的功能,对表皮较为脆弱的果实没有损伤;气动元件满足使用要求,可以完成对手腕的动作驱动.研究结果将为机械手柔性抓取结构的设计提供参考价值.
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