褐菇无损采摘柔性手爪设计与试验

摘要

针对娇嫩褐菇自动化无损采摘易损的问题,首先分析了褐菇的生物学特性和力学特性,分别给出拔断和扭断采摘方式抓持力的约束方程,并优选出扭断式采摘方法;通过ANSYS对柔性手指夹持褐菇进行静力学分析,给出柔性手指指节数、褐菇直径及气压与抓持力之间的函数关系,建立评价函数,通过遗传算法优选出3指4指节的柔性手爪结构,以及18.65 kPa的最优抓持控制气压;基于此设计3指4指节的柔性手爪,并进行褐菇采摘试验,结果表明,与刚性手爪相比,柔性手爪抓持力减小,为(2.4±0.3)N;刚性手爪采摘褐菇的抓握处切面5 mm深度内均有损伤,且表面抓痕明显,而柔性手爪抓握处表面和内部均完好无损.说明所设计的3指4指节柔性手爪适于褐菇的自动化无损采摘.