关键词：番茄采摘;机械手臂;摩擦阻力;接触约束;终端滑模面;鲁棒控制
摘 要：针对机械手臂定位精度低导致的末端执行器采摘伤果问题，设计一种有限时间鲁棒控制方法。首先建立带有摩擦阻力和接触约束的采摘机械手臂数学模型，对其进行降维处理；然后将采摘机械手臂末端位置和接触约束的跟踪误差作为控制目标，设计兼顾两者的终端滑模面；最后利用辅助参数设计接触约束下的有限时间鲁棒控制律，并通过Lyapunov函数证明设计的番茄采摘机械手臂的关节角度误差和末端接触约束误差均能在有限时间内收敛到0。通过仿真试验结果表明，设计的鲁棒控制方法可在0.3 s内稳定跟踪控制指令，关节角度和接触约束的最大跟踪误差分别仅为0.3°和0.08 N·m,具有更优的快速性和准确性。通过对番茄采摘测试的结果表明，提出的鲁棒控制方法可使采摘手臂末端的最大定位误差仅有0.19 cm,接触约束的最大误差仅为0.06 N·m。
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