用于果园作业的高响应低成本软体生长机械臂的设计、建模与控制
机器人学
2023-11-02 v1
摘要
全球果树种植者正面临包括采收与修剪在内的关键作业劳动力短缺问题。开发用于这些劳动密集型任务的机器人方案备受关注，但现有努力成本高昂、速度缓慢，或需对果园重新配置方能运作。本文提出一种采用新颖低成本软体生长机器人平台的替代机器人方案。该平台可线性伸展至最长 1.2 m，最大速度 0.27 m/s。该软体生长机械臂可承载高达 1.4 kg（4.4 N）的末端负载，足以携带一个苹果。该平台将线性运动与转向运动解耦，以简化路径规划及用于目标定位的控制器设计。我们预期该平台相较刚性机械臂更易于维护。文中我们还描述并实验验证了该平台的运动学模型，包括转向角与三个转向电机角位置间关系的预测。模型信息使位置控制器能比无此信息时更快且更稳定地引导末端执行器到达目标位置。总体而言，我们的研究展示了软体生长机器人平台在果园作业中的应用前景。
引用
@article{arxiv.2311.00197,
title = {Design, Modeling, and Control of a Low-Cost and Rapid Response Soft-Growing Manipulator for Orchard Operations},
author = {Ryan Dorosh and Justin Allen and Zixuan He and Christopher Ninatanta and Jack Coleman and Jack Spieker and Ethan Tuck and Jordan Kurtz and Qin Zhang and Matthew D. Whiting and Jiecai Luo and Manoj Karkee and Ming Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.00197},
year = {2023}
}
备注
International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 2023