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研究目的和方法:

為了提高果實在適宜采收期的采摘效率，各種類型的果實輔助采摘機應運而生，而這些采摘機的核心部件就是末端執行器。末端執行器是水果采摘機中完成水果抓取功能的部件，包括定位、抓取、采摘、復位等動作。但市場上常用的簡易采摘器配置的末端執行器大多依靠人工控制實現功能，自動化程度低，采摘費時費力。針對現有采摘執行器無法控制水果采摘壓力，導致水果受損的問題，將TRIZ 矛盾沖突理論和物場模型分析方法應用于采摘執行器的創新設計。

通過對TRIZ系統的組件分析和功能模型，分析了存在的問題，找出了采摘執行器的有效功能和不足功能。利用TRIZ的技術沖突理論、物理沖突理論和物場模型分析，得到了各種解決方案。經過綜合比較，最終采用分體原理方案，執行器壓力可控且易于安裝，利用空間分離原理，執行器爪頭自動扭轉。新型力可控執行器在壓力傳感器和電機的配合下，實現了水果的無損自動抓取和采摘。

研究結果和結論:

1.綜合應用TRIZ 矛盾沖突理論和材料場分析模型，設計了一種基于TRIZ理論的新型采摘執行器。新型采摘執行器主要由爪頭、爪座、傳感器和電機組成，采摘壓力可控。從而實現無損自動抓取和采摘水果，適用于不同的水果采摘操作。

2.采摘執行器的運動仿真和實驗驗證進一步證明了采摘執行器的穩定性和可靠性。結果表明，采摘執行器的抓取壓力為2.5 N時采摘效果最佳，對果實無擠壓損傷。在30分鐘采摘實驗中，每個果實的平均采摘時間約為6 s，采摘成功率為93%。實驗表明，采摘執行器的采摘效率和成功率滿足創新采摘設計的要求，為采摘裝置的后續研究提供了理論參考。