基于多源异构信息融合的采摘机械臂驱动控制研究

摘要

[目的]为了准确感知采摘机械臂的作业信息，提高驱动控制精度，需要对多自由度采摘机械臂的驱动控制模块进行优化设计。[方法]本研究将采摘机械臂各关节自由度、运动学以及动力学原理融合到设备结构中，完成了多自由度采摘机械臂等效模型的构建。基于构建的等效模型，确定多源传感器设备的安装位置，利用内部安装的传感器设备对机械臂的实时运行信息进行采集，获取位姿信息。同时，根据传感器的空间位置及其相互之间的作用进行信息分群，得出信息级融合结果，以此作为特征级信息融合结果的输入值，提取多源异构信息特征，并通过特征匹配完成融合操作，由此得出任意时刻采摘机械臂运行参数的检测结果。[结果]结合给定的采摘任务，计算采摘机械臂所需的驱动动力以及位姿数据，通过与当前数据的比对确定驱动控制量，利用装设的驱动控制器生成可执行的控制指令，完成驱动控制。与2种对照方法进行的对比试验显示，基于多源异构信息融合的驱动控制方法采摘机械臂的位置控制误差降低约25 mm，姿态角与驱动力控制误差分别降低了0.22°和6.32 mm，得出的控制数据更精准。[结论]由于多源异构信息融合技术能够发挥多种数据的优势，获取到更全面、更准确的位姿信息和控制数据，能够实现对目标果实的精准采摘，从而降低了采摘工作对果实的伤害，具有明显的对比优势和应用价值。

关键词

多源异构信息融合 / 多自由度采摘机械臂 / 位姿数据 / 驱动控制 / 控制精度