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番茄采摘机器人机械臂避障路径规划
  • ISSN号:1000-1298
  • 期刊名称:《农业机械学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP242.6[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室,镇江212013, [2]浙江理工大学机械与自动控制学院,杭州310018, [3]圭尔夫大学工程系,加拿大圭尔夫N1G2W1
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50805067、50905076); 江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏财教[2011]8号); 浙江省自然科学基金资助项目(R1110502)
中文摘要:

以关节型机械臂避开垂直茎秆或撑杆采摘番茄为研究对象,提出了一种基于构形空间的关节型机械臂避障路径规划方法。利用空间映射原理,将关节型机械臂工作空间的三维避障问题转换为平面R-R机械臂避开障碍圆的问题,用临界碰撞关节角建立C-障碍空间的映射计算模型,将工作空间的位置避障转换为构形空间连杆关节角的计算。以能量最优函数优选避障规划的关节终点角度,利用A*算法计算平面R-R机械臂的避障关节角路径,获得一系列表示空间连杆位置的相交竖直面,并在竖直面内进行其余关节角的规划。避障采摘番茄的试验表明,机械臂带动夹持器能成功绕过直线状障碍物,引导夹持器到达果实目标位置,证明对平面R-R机械臂的空间映射建模是正确的,验证了提出的避障路径规划方法是可行的,可以应用于番茄的自动收获。

英文摘要:

It is chosen as research object that joint robot arm avoids erect stem or strut to pick tomatoes, and a kind of obstacle-avoidance path planning method based on configuration space of joint robot arm was presented. Space mapping principle was used to transform obstacle-avoidance problem of joint robot arm in 3-D workspace into avoiding obstacle circle problem of planar R - R robot arm. Critical collision joint angle was used to build up mapping computation models of configuration obstacle space of planar R - R robot arm, and obstacle-avoidance position computation of joint robot arm in 3-D workspace was transformed into joint angles computation of linkages in configuration space. After terminal joint angles of obstacle-avoidance path planning were optimized according to optimal energy function, the obstacle- avoidance joint angle path of planar R - R robot arm based on A* arithmetic was computed. A series of intersectant erect planes described space link position were obtained and the planning of other joint was carried out in the intersectant erect planes. The test of avoiding erect obstacle to pick tomatoes showed that joint robot arm carried with the gripper can move round linear obstacle and guide the gripper to reach object position. The test proved that mapping computation models of configuration obstacle space of planar R-R robot arm were correct. It validated that the obstacle-avoidance path planning method was feasible and may be applied into automatic harvesting of tomato.

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期刊信息
  • 《农业机械学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
  • 主编:任露泉
  • 地址:北京德胜门外北沙滩一号6号信箱
  • 邮编:100083
  • 邮箱:njxb@caams.org.cn
  • 电话:010-64882610 64867367
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1298
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1964/S
  • 邮发代号:2-363
  • 获奖情况:
  • 荣获中国科协优秀期刊二等奖,1997~2000年连续4年获中国科协择优资金,被列入中国期刊方阵,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42884