基于TRIZ理论创新设计采摘执行器

针对采摘过程中采摘执行器无法控制采摘压力，导致果实受损的问题，设计了一种基于TRIZ 矛盾冲突理论和物场模型的采摘执行器。

研究目的和方法:

为了提高果实在适宜采收期的采摘效率，各种类型的果实辅助采摘机应运而生，而这些采摘机的核心部件就是末端执行器。末端执行器是水果采摘机中完成水果抓取功能的部件，包括定位、抓取、采摘、复位等动作。但市场上常用的简易采摘器配置的末端执行器大多依靠人工控制实现功能，自动化程度低，采摘费时费力。针对现有采摘执行器无法控制水果采摘压力，导致水果受损的问题，将TRIZ 矛盾冲突理论和物场模型分析方法应用于采摘执行器的创新设计。

通过对TRIZ系统的组件分析和功能模型，分析了存在的问题，找出了采摘执行器的有效功能和不足功能。利用TRIZ的技术冲突理论、物理冲突理论和物场模型分析，得到了各种解决方案。经过综合比较，最终采用分体原理方案，执行器压力可控且易于安装，利用空间分离原理，执行器爪头自动扭转。新型力可控执行器在压力传感器和电机的配合下，实现了水果的无损自动抓取和采摘。

研究结果和结论:

1.综合应用TRIZ 矛盾冲突理论和材料场分析模型，设计了一种基于TRIZ理论的新型采摘执行器。新型采摘执行器主要由爪头、爪座、传感器和电机组成，采摘压力可控。从而实现无损自动抓取和采摘水果，适用于不同的水果采摘操作。

2.采摘执行器的运动仿真和实验验证进一步证明了采摘执行器的稳定性和可靠性。结果表明，采摘执行器的抓取压力为2.5 N时采摘效果最佳，对果实无挤压损伤。在30分钟采摘实验中，每个果实的平均采摘时间约为6 s，采摘成功率为93%。实验表明，采摘执行器的采摘效率和成功率满足创新采摘设计的要求，为采摘装置的后续研究提供了理论参考。