高耐受性软硬复合夹具，用于低损伤机器人草莓采摘

《IEEE Robotics and Automation Letters》：High-Tolerance Soft-Rigid Gripper for Low-Damage Robotic Strawberry Harvesting

草莓收获机器人软硬混合夹爪设计研究，采用气动室与刚性支撑结构实现形态自适应抓取，集成气流模块清障并基于SVM分类器构建闭环控制系统。实验表明在±18mm平移和±27°旋转误差下保持93%成功率和2.9%损伤率，集群采摘成功率提升至89.2%，压力需求18.6kPa优于人工。

　　

摘要：

本文介绍了一种新型软硬混合夹持器的设计、建模和实验验证，该夹持器专为机器人采摘草莓而设计，旨在解决防止果实损伤和应对障碍物的关键问题。其设计特点包括环绕排列的气动腔室与刚性支撑结构的结合，使得夹持方式能够适应不同形状的果实，同时具有较高的定位精度和较低的环境干扰。此外，还开发了一个集成气流模块，用于在夹持前清除周围的障碍物。文中提出了一种基于支持向量机（SVM）的分类器用于状态识别，以实现果实释放的自动化控制。在手动操作下的现场实验表明，该夹持器的成功率为93.4%，且对新鲜草莓的损伤率仅为2.9%。即使在平移误差≤18毫米和角度误差≤27°的条件下，夹持器的果实抓取成功率仍保持在93%。对于成簇排列的草莓，该夹持器的障碍物清除功能使自动采摘成功率从85.8%提升到了89.2%。对比研究显示，该夹持器仅需18.6千帕的峰值压力即可实现果实释放，其果实损伤控制效果与手动采摘相当甚至更优。这项工作为成簇种植的脆弱水果采摘提供了一种可靠的解决方案。