机器手采摘苹果抓取损伤机理有限元分析及验证

第３１卷　

第５期　农业工程学报　

Ｖ＿０ｌ＿３１　Ｎｏ．５　

２０１５笠　

３月　

Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

Ｍａｔ．２０１５　１７　

机器手采摘苹果抓取损伤机理有限元分析及验证　

姬伟　，李俊乐　，杨俊２，丁世宏　，赵德安。　

（１．江苏大学电气信息工程学院，镇江２１２０１３；　２．东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室，南京２１００９６；　

３．江苏大学机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室，镇江２１２０１３）　

摘要：为了减少机器人自动采摘过程中夹持器抓取苹果时的碰撞、挤压损伤，对抓取过程中苹果与不同指面类型夹持　

器手指接触时果实内部的应力变化进行研究。通过压缩试验后计算得到了苹果果皮、果肉和果核３个不同部分的力学参　

数，建立了单个苹果的３层实体力学模型。将苹果果皮、果肉和果核３部分弹性模量分别取多次试验的平均值，通过ＡＮＳＹＳ　

软件建立了苹果所对应的有限元模型，模拟苹果与平面和弧面手指的接触过程，进而得到苹果果皮、果肉和果核３部分　

的节点ＶｏｎＭｉｓｅｓ应力云图。结果显示，加载过程中，果皮处的应力最大，果肉处的应力次之，但由于果肉破坏应力较小，　

果肉最易受到损伤；同时，当加载力相同时，弧面手指比平面手指对苹果各部分的作用应力要小，苹果的形变也较小，　

当加载力分别为５、２０、３５、５０　Ｎ时，平面手指对苹果所造成的形变量分别比弧面手指大６．７％、１２．１％、１２．４％、１４．５％，　

因此，弧面手指对果皮内部造成机械损伤的概率相对较小。最后，利用自行研制的采摘机器人２弧面手指夹持器苹果实　

物抓取损伤试验验证了所研究方法的有效性。该研究结果可以实现苹果损伤的较准确预测和评估，并为采摘机器人末端　

夹持器减损结构优化设计提供了一定参考依据。　

关键词：有限元分析；弹性模量；夹持器；构型；苹果收获机器人；机械损伤　

ｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１００２—６８１９．２０１５．０５．００３　

中图分类号：ＴＰ２４１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００２—６８１９（２０１５）一０５－００１７－０６　

姬伟，李俊乐，杨俊，等．机器手采摘苹果抓取损伤机理有限元分析及验证［Ｊ］．农业工程学报，２０１５，３１（５）：１７　

—

２２．　

Ｊｉ　Ｗｅｉ，Ｌｉ　Ｊｕｎｌｅ，Ｙａｎｇ　Ｊｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｂｙ　ｇｒｉｐｐｅｒ　ｉｎ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｔｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｈｔｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｔｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｈｔｅ　ＣＳＡＥ），２０１５，　

３　１（５）：１　７—２２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）　

０引　言　

力，来揭示果实挤压损伤的机理，为农业机械化和自动　

化收获装置的减损结构优化设计提供了一些参考依据　

在苹果种植生产作业过程中，收获采摘约占整个作　

。

然而，多数研究多集中于模拟。本文不仅利用有限　

业量的４０％，采用机器人收获苹果，可以解放劳动力、　

元方法模拟苹果被抓取时的接触挤压过程，研究苹果果　

提高生产效率、降低生产成本。另一方面，采摘作业质　

皮及内部的受力情况，分析苹果的损伤规律，还自行研　

量的好坏直接影响到果实的储存、加工和销售，从而最　

制了采摘机器人２弧面手指，并将它用于夹持器苹果实　

终影响市场价格和经济效益［１之】。　

际抓取损伤试验进一步验证模拟结果的可靠性，旨在为　

采摘机器人操作对象一苹果果实娇嫩、脆弱，在采　

苹果收获机器人夹持器结构设计和控制方法提供参考　

用机器人自动抓取采摘苹果过程中，极易受到机械手夹　

数据和可控措施。　

持器的损伤，影响果品品质。由于抓取苹果时的机械损　

伤往往位于苹果果皮内部，肉眼很难立刻发现这些损　

１材料与方法　

伤。近年来，在农业物料的机械损伤研究方面，国内外　

１．１　供试材料　

学者采用有限元方法对西瓜［　、苹果　】、番茄　刚、荔枝　

苹果种类繁多，形状各异，但均近似于球形，在中　

［　

、

香梨［８】、杨梅　和稻谷　等农产品的压缩特性进行了　

国，富士苹果是栽培面积最大的苹果品种，产量占中国苹　

仿真和测试研究，可以计算得到表皮和内部组织的应　果总产量的６０．４％【１　本文以最常见红富士苹果作为研究　

对象，选取在徐州丰县果园采摘的９成熟富士苹果作为　

试验样品，其直径大多集中在６０～１００　ｒｎｌｉｌ之间，质量通　

收稿日期：２０１４．１１－０２　修订日期：２０１５—０１—２６　

基金项目：教育部高等学校博士点基金资助项目（２０１３３２２７１１００２４）；江苏　

常在０．１２～０．２４　ｋｇ左右。　

省博士后基金资助项目（１１０２ｌＩＯＣ）；东南大学复杂工程系统测量与控制教　

在果蔬采摘中，由２指构成的平行手采用较为广泛，　

育部重点实验室开放课题基金（ＭＣＣＳＥ２０１３Ａ０３）；江苏省高校优势学科建　

这种夹持器使用电动或气动装置驱动２手指合拢抓取果　

设工程资助项目（苏政办发（２０１１】６号）　

实。２指手结构较为简单，为研究不同指面类型对果实抓　

作者简介：姬伟，男，四川绵阳人，副教授，博士，主要从事农业机器人、　

智能控制研究。镇江江苏大学电气信息工程学院，２１２０１３。　

取损伤的影响，根据实际应用需要，分别采用内侧带有　

Ｅｍａｉｌ：ｊｗｈｘｂ＠１６３．ｃｏｒｎ　

橡胶垫层的平面薄板和弧面薄板来代替平面手指和弧面　

中国农业工程学会会员：姬伟（Ｅ０４ｌ２００６８９ｓ）　

手指。其中平面手指的尺寸为９０　ｍｍｘ５０　ｍｍｘ５　ｎｌｌｎ，弧　

２０　农业工程学报　２０１５生　

根据应力云图得到苹果各部分在２种指面类型施加　

不同加载力的最大应力。如表２所示，采用平面手指时，　

当加载力为５、２０、３５　Ｎ时，苹果果皮所对应的最大应　

力分别是０．０２５８、０．０８９８、０．１５５９　ＭＰａ，相应的果肉和果　

核应力都小于果皮的应力，并且果皮、果肉、果核的应　

力均小于各自的破坏应力，不会对苹果造成机械损伤；当　

加载力为５０Ｎ时，苹果果皮的最大应力为０．３６４７　ＭＰａ，小　

于其破坏应力０．４６　ＭＰａ。而靠近果皮侧果肉的最大应力为　

０．３２４５／Ｖ［Ｐａ，大于其破坏应力０．３１　Ｍｐａ，这说明加载力为　

５０　Ｎ时，虽然其果皮没有受到机械损伤，但其内部果肉已　

经受到损坏。采用弧面手指时，当加载力为５、２０、３５　Ｎ　

时，苹果各部分最大应力都小于各自破坏应力，都未对苹　

果造成损伤；当加载力为５０　Ｎ时，果皮处最大应力为　

０．３４３８　ＭＰａ，小于其破坏应力０．４６　ＭＰａ。但靠近果皮侧果　

肉的应力达到０．３０１６　ＭＰａ，已接近其破坏应力０＿３　１　ＭＰａ，　

果肉极易受到损坏。苹果在加载力作用下，最易损伤部分　

为果肉，将２种不同指面类型下果肉所受应力进行对比，　

可以看出，在同等加载力作用下，弧面手指作用于果肉产　

生的最大应力均小于平面手指，表明弧面手指对苹果造成　

损伤的概率较小。　

表２平面手指和弧面手指在不同加载力下作用时苹果各部分最大应力　

Ｔａｂｌｅ　２　Ｍａｘｉｍｕｍ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｏａｄ　ｆｏｒｃｅ　ｂｙ　ｐｌａｎｅ　ｆｉｎｇｅｒ　ａｎｄ　ａｒｃ—ｓｈａｐｅｄ　ｆｉｎｇｅｒ　

苹果各部分最大应力Ｍ￣ｉｍｕｍ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆｅａｃｈ　ｐａｒｔ　ｏｆａｐｐｌｅ／ＵＰａ　

加载力　

Ｌｏａｄ　ｆｏｒｃｅ／Ｎ　

果皮Ｓｋｉｎ　

平面手指　

Ｐｌａｎｅ　ｆｉｎｇｅｒ　

果肉Ｃｏｒｔｅｘ　

弧面手指　平面手指　

Ｐｌｎｅ　ａｉｎｇｅｒ　ｆ

果核Ｃｏｒｅ　

平面手指　

Ｐｌａｎｅ　ｉｆｎｇｅｒ　

弧面手指　

Ａｒｃ—ｓｈａｐｅｄ　ｉｎｇｅｒｆ　

弧面手指　

ｒｃ—Ａｓｈａｐｅｄ　ｆｉｎｌ　Ａｒｃ・ｓｈａｐｅｄ　ｆｍｇｅｒ　

２．３不同指面类型作用下苹果形变比较　

在手指压力作用下，苹果承受应力的同时还会产生　

形变，表３分别给出了苹果在２种指面加载力作用下的　

最大形变量。可以看出，随着手指压力的增大，苹果形　

变量逐渐增大。当加载力分别为５、２０、３５、５０　Ｎ时，　

平面手指对苹果所造成的形变量分别比弧面手指大　

６．７％、１２．１％、１２．４％、１４．５％。结果表明，与平面手指相　

比，弧面手指作用时，苹果的形变量较小，压缩率小，　

造成损失的概率较小，更容易被采纳。　

表３不同指面类型作用于苹果产生的最大形变量　

Ｔａｂｌｅ　３　Ｍａｘｉｍｕｍ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　

肉由于所受应力接近其破坏应力而已经产生肉眼无法观　

测的形变，储存几天后这些形变转化为苹果组织的损坏。　

而抓持力分别为５、２０、３５　Ｎ的苹果在抓取试验结束后６　ｄ　

内接触点处无明显变化，这与模拟加载试验的结果相符　

合，验证了模拟加载试验的正确性。　

表４弧面夹持器抓持苹果的形变量和抓取损伤统计　

Ｔａｂｌｅ　４　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｒａｓｐｉｎｇ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆａｐｐｌｅｓ　

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｙｐｅ　ｏｆｆｉｎｇｅｒ　

苹果最大形变量　

加载力Ｌｏａｄｆｏｒｅｅ／Ｎ　

Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆａＤｄｌｅ／ａｍ　ｒ

平面手指　

Ｐｌｎｅｆａｉｎｇｅｒ　

弧面手指　

Ａｒｃ－ｓｈａｐｅｄｆｉ　

３结论与讨论　

本文对苹果与不同指面类型末端夹持器接触时的果　

实内部组织应力变化进行研究。采用ＡＮＳＹＳ软件建立了　

由果皮、果肉和果核构成的苹果有限元模型，通过苹果　

与手指的加载接触试验，得到苹果各部分的节点Ｖｏｎ　

Ｍｉｓｅｓ应力云图。结果表明，苹果果皮与手指接触处的应　

力最大，当加载力小于３５　Ｎ时，平面和弧面手指作用于　

苹果的应力都小于苹果各组织的破坏应力，不会对苹果　

造成损伤；但当加载力为５０　Ｎ时，尽管弧面手指所产生　

的应力小于平面手指，但靠近果皮侧果肉的最大应力也　

２．４夹持器抓取苹果试验验证　

在不同抓取力作用下，测得４组苹果各自的平均形　

变量和抓取后损失面积如表４所示，其中，损伤面积是　

指该组５个苹果接触点处损伤面积的平均值。相同加载　

力下，苹果形变量平均实测值和模拟值相对误差不超过　

１０％，验证了所建模型和分析数据的有效性。苹果抓取试　

验第６天之后各组中都有苹果出现零星的坏斑，这些坏　

斑随机分布在苹果表面，与抓取损伤没有直接的关系。　

抓持力为５０　Ｎ的苹果在第３天开始，抓取接触点处出现　

了坏块，随着时间推移坏块不断变大，说明在试验当时，　

果皮应力小于其破坏应力，故果皮未见损坏，而内部果　

已接近其破坏应力，说明苹果果肉组织的破坏先于果皮；　

另外，加载力相同时，弧面手指作用于苹果的应力、形　

变均小于平面手指，说明弧面手指对苹果组织造成损伤　

的概率较小。最后，采用白行研制的２弧面手指夹持器　

第５期　姬伟等：机器手采摘苹果抓取损伤机理有限元分析及验证　２１　

实物抓取试验显示，相同加载力下，模拟与实测苹果形　

变量相差不超过１０％，且进行抓持力为５０　Ｎ的苹果抓取　

试验３　ｄ后，抓取接触点处出现了坏块，该结果进一步验　

证了分析试验的正确性。　

对不同类型夹持器与苹果接触过程的有限元分析研　

究，可以为采摘收获装置的设计和抓取方法的制定提供　

一

定的参考依据。但研究过程中，由于将黏弹性的苹果　

组织简化为线性弹性材料，以及将各部分组织都视为同　

一

种均质材料引起的性能参数和建模误差，使得仿真分　

析中存在一定不足，同时，不同夹持器构型的抓取性能　

也有待于通过试验来进一步比较验证。　

［参考文献］　

宋健，张铁中，徐丽明，等．果蔬采摘机器人研究进展与　

展望【Ｊ】．农业机械学报，２００６，３７（５）：ｌ５８—１６２．　

Ｓｏｎｇ　Ｊｉａｎ，Ｚｈａｎｇ　Ｔｉｅｚｈｅｎｇ，Ｘｕ　Ｌｉｍｉｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　

ａｃｔｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｐｉｃｋｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ　ｆｏｒ　ｆｒｕｉｔｓ　ａｎｄ　

ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　

Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２００６，３７（５）：１５８—１６２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　

ｗｉｈｔ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）　

［２】　

汤修映，张铁中．果蔬收获机器人研究综述［Ｊ］．机器人，　

２００５，２７（１）：９０—９６．　

Ｔａｎｇ　Ｘｉｕｙｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｔｉｅｚｈｏｎｇ．Ｒｏｂｏｔｉｃｓ　ｆｏｒ　ｆｒｕｉｔ　ａｎｄ　

ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ：ａ　ｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｒｏｂｏｔ，２００５，２７（１）：９０—　

９６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｈｔ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）　

［３】　

Ａｂｂａｓｚａｄｅｈｖ　Ｒ，Ｒａｊａｂｉｐｌｏｕｒ　Ａ，Ｓａｄｍｉａ　Ｈ，ｅｔ　ａ１．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

ｏｆ　ｍｏｄａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　

ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｆｏｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｉｒｐｅｎｅｓｓ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，１２７（７）：８Ｏ一８４．　

［４　４］

Ｄｉｎｔｗａ　Ｅ，Ｚｅｅｂｒｏｅｃｋ　Ｍ　Ｖ，Ｒａｍｏｎ　Ｈ．Ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　

ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｆｒｕｉｔ［Ｊ］．Ｐｏｓｈｔａｒｖｅｓｔ　

Ｂｉｏｌｏｇｙ　ｎａｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，４９（２）：２６０－－２７６．　

【５】　

Ｖａｎ　Ｚｅｅｂｒｏｅｃｋ　Ｍ，Ｖａｎ　ｌｉｎｄｅｎ　Ｖ，Ｒａｍｏｎ　Ｈ，ｅｔ　ａ１．Ｉｍｐａｃｔ　

ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ａｐｐｌｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ａｎｄ　ｈａｎｄｌｉｎｇ［Ｊ］．　

Ｐｏｓｔｈａｒｖｅｓｔ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，４５（２）：１５７—　

１６７．　

［６】　

Ｌｉ　Ｚ　Ｇ，Ｌｉ　Ｐ　Ｐ，Ｙａｎｇ　Ｈ　Ｌ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄａｍａｇｅ　

ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｏｍａｔｏ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ　ｆｉｎｉｔｅ　

ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，　

ｌ１６（３）：６３９－－６４７．　

［７】　

陈燕，蔡伟亮，邹湘军，等．荔枝的力学特性测试及其有　

限元分析［Ｊ］．农业工程学报，２０１　１，２７（１２）：３５８－－３６３．　

Ｃｈｅｎ　Ｙａｎ，Ｃａｉ　Ｗｅｉｌｉａｎｇ，Ｚｏｕ　Ｘｉｎａｇｊｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　

ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｌｉｔｃｈｉ［Ｊ］．　

Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｈｔｅ　ＣＳＡＥ），２０１　１，２７（１２）：３５８　

－

３６３．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｈｔ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｒｔａｃｔ）　

［８］　

吴杰，李凡，葛云，等．香梨静压接触应力测量及损伤预　

测［Ｊ】．农业工程学报，２０１３，２９（６）：２６１－－２６６．　

Ｗｕ　Ｊｉｅ，ｌｉ　Ｆａｎ，Ｇｅ　Ｙｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｎｔａｃｔ　

ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆ　Ｋｏｒｌａ　ｐｅａｒ　ｕｎｄｅｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｂｒｕｉｓｉｎｇ　

ｐｒｅｄｉｃａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｔｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　

ｈｔｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ），２０１３，２９（６）：２６１—２６６．（ｉｎ　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｈｔ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）　

［９】　马晓丽，陈晓英，闫语丝，等．杨梅果的机械损伤试验和　

生物力学特性［Ｊ］．农业工程学报，２０１２，２８（１６）：２８２－－２８７．　

Ｍａ　Ｘｉａｏｌｉ，Ｃｈｅｎ　Ｘｉａｏｙｉｎｇ，Ｙａｎ　Ｙｕｓｉ，ｅｔ　ａ１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　

ｄａｍａｇｅ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｒｅｄ　

ｂａｙｂｅｒｒｙ　ｆｒｕｉｔ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｙｔ　ｏｆ　

Ａｇｒｉｃｕｌｕｔｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｈｔｅ　ＣＳＡＥ），２０１２，　

２８（１６）：２８２－－２８７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）　

［１０］徐立章，李耀明．稻谷与钉齿碰撞损伤的有限元分析［Ｊ］．　

农业工程学报，２０１　１，２７（１０）：２７—３２．　

Ｘｕ　Ｌｉｚｈａｎｇ，Ｌｉ　Ｙａｏｍｉｎｇ．Ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｄａｍａｇｅ　

ｏｆｒｉｃｅ　ｋｅｒｎｅｌ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　ｏｎ　ｓｐｉｋｅ　ｔｏｏｔｈ［Ｊ］．Ｔｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆｔｈｅ　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　

ｈｔｅ　ＣＳＡＥ），２０１　１，２７（１０）：２７—３２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　

ａｂｓｔｒａｃｔ）　

［１　１］Ｌｉ　Ｚ　Ｇ，Ｔｈｏｍａｓ　Ｃ．Ｑｕａｎｔｉａｔｔｉｖｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　

ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　ｆｌｅｓｈ　ｆｒｕｉｔｓ［Ｊ］．Ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆　

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，３５（２）：１３８～１５０．　

【１２］杨振锋，聂继云，李静，等．富士苹果几项品质指标分析　

［Ｊ］．山西果树，２００７（２）：８—９．　

［１３】Ｋｉｍ　Ｇ　Ｗ，Ｄｏ　Ｇ　Ｓ，Ｂａｅ　Ｙ，ｅｔ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　

ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｗｈｏｌｅ　ａｐｐｌｅ　ｕｓｉｎｇ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｂａｓｅｄ　

ｏｎ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｒｅａｌ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００８，１４（４）：３２９－－３３６．　

［１４］Ｓａｄｍｉａ　Ｈ，Ｒａｊａｂｉｌ；＇ｏｕｒ　Ａ，Ｊａｆａｒｉ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｂｒｕｉｓｉｎｇ　

ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　

ｍｏｄｅｌｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，８６（２）：２７２—　

２８０．　

［１５］吴杰．库尔勒香梨的动态粘弹特性及碰压损伤机理研究　

【Ｄ】．杨凌：西北农林科技大学，２０１１．　

Ｗｕ　ｊｉｅ．Ｔｈｅ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｋｏｒｌａ　

Ｆｒａｇｒａｎｔ　Ｐｅａｒ　ａｎｄ　Ｔｏｕｃｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｄａｍａｇｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ［Ｄ】．Ｙａｎｇ　Ｌｉｎｇ：Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙｔ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０　１　１．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　

ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）　

［１６］陈燕，蔡伟亮，邹湘军，等．荔枝鲜果挤压力学特性［Ｊ】．农　

业工程学报，２０１　１，２７（８）：３６０－－３６４．　

Ｃｈｅｎ　Ｙａｎ，Ｃａｉ　Ｗｅｉｌｉａｎｇ，Ｚｏｕ　Ｘｉａｎｇｊｔｉｎ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ　

ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｆｒｅｓｈ　ｌｉｔｃｈｉ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　

ｔｈｅ　ＣＳＡＥ），２０　１　１，２７（８）：３６０－－３６４．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｈｔ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　

ａｂｓｔｒａｃｔ）　

［１７］Ｋｈｅｉｒａｌｉｐｏｕｒ　Ｋ，Ｔａｂａｔａｂａｅｅｆａｒ　Ａ，Ｍｏｂｌｉ　Ｈ，ｅｔ　ａ１．Ｓｏｍｅ　

ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ　ｏｆ　

ａｐｐｌｅ　ｉｎ　Ｉｒｎａ［Ｊ］．Ａｍｅｉｒｃａｎ・Ｅｕｒａｓｉａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　

＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，３（３）：３４３－－３４６．　

［１　８］Ａｌｍａａｒ　Ｍ　Ｃ，Ｖａｎｓｔｒｅｅｌｓ　Ｅ，Ｏｅｙ　ＭＬ，ｅｔ　ａ１．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　

ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｔｉｓｓｕｅ　ｉｎ　ｅｎｓｉｌｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｔｅｓｔｓ：　

ｓｔｏｒａｇｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｕｌｔｉｖａｒ　ｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　

Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，２００８，８６（３）：３２４－－３３３．　

［１９】姬伟，罗大伟，李俊乐，等．果蔬采摘机器人末端执行器　

的柔顺抓取力控制［Ｊ］．农业工程学报，２０１４，３０（９）：１９－－　

２６．　

农业工程学报　

Ｊｉ　Ｗｅｉ，Ｌｕｏ　Ｄａｗｅｉ，Ｌｉ　Ｊｕｎｌｅ，ｅｔ　ａ１．Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ　ｇｒａｓｐ　ｆｏｒｃｅ　

２０１５笠　

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｈｅ　ｔＣＳＡＥ），２０１４，３０（９）：ｌ９—　

２６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｒｔａｃｔ）　

ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　ｅｎｄ－ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｏｆ　ｆｒｕｉｔ－ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　ｐｉｃｋｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ［Ｊ］．　

Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　

【２０】周祖锷．农业物料学【Ｍ］．北京：农业出版社，１９９４．　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｂｙ　ｇｒｉｐｐｅｒ　ｉｎ　

ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　

３ｉ　ｗｅｉ　，Ｌｉ　３ｕｎｌｅ　，Ｙａｎｇ　３ｕｎ　，Ｄｉｎｇ　Ｓｈｉｈｏｎｇ　，Ｚｈａｏ　Ｄｅａｎ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｆＥｌｏｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｄｉａｎｇｓｕ　Ｅ　ｆ　ｉ　Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　

ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＣｏｍｐｌｅｘＳｙｓｔｅｍｓｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ；　

３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦａｃｉｌｉｙＡｇｒｉｔｃｕｌｔｕｒｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙｔ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ａｎｄ　ｃｒｕｓｈ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｒｏｂｏｔ　ａｐｐｌｅ　ｐｉｃｋｉｎｇ，ｔｈｅ　

ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｓｉｄｅ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｅ　ｓｋｉｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅ’ｓ　ｒｏｂｏｔ　ｅｎｄ．ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ　

ｗａｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｍａｉｎｌｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｎａｌａｙｓｉｓ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＡＮＳＹＳ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　

ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｔｉｓｓｕｅｓ，ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｐｐｌｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｗａｓ　ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　ｉｎｔｏ　ｓｋｉｎ，ｃｏｒｔｅｘ　ａｎｄ　ｃｏｒｅ，ａｎｄ　ｅａｃｈ　ｐａｒｔ　

ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｗｉｔｈ　ｓａｍｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｕｓ，Ｐｏｉｓｓｏｎ’ｓ　ｒａｔｉｏ，ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｄｅｎｓｉｔｙ　

ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ａｐｐｌｅ　ｔｉｓｓｕｅ　ｗａｓ　ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　ｔｏ　ｌｉｎｅａｒ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｍａｔｅｒｉａ１．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　

ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｓｋｉｎ，ｃｏｒｔｅｘ　ａｎｄ　ｃｏｒｅ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｕｓ，ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　

ｐｏｉｓｓｏｎ　ｒａｔｉｏ，ｗｅｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｈｅ　ｓｏｌｔｉｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｍｏｄｅｌ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄ　ｂｙ　ｓｋｉｎ，ｃｏｒｔｅｘ　ａｎｄ　ｃｏｒｅ　ｏｆ　ａ　ｓｉｎｇｌｅ　ａｐｐｌｅ　

ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ａｂｏｖｅ，ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ　ｍｅａｎ　ｏｆ　ｈｅ　ｅｌｔａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｆｏｒ　３　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ，ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　

ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｗａｓ　ｓｅｔ　ｕｐ　ｂｙ　ＡＮＳＹＳ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｙ　ｔｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｇｒａｓｐｉｎｇ　ａｎｄ　ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　

ｇｅｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｅ　ｕｓｉｎｇ　ｃｕｔ　ｋｎｉｆｅ　ｔｏ　ｃｕｔ　ｏｆｆｔｈｅ　ｓｔｅｍ　ｏｒ　ｆｐｉｃｋｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ，ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｆｏｒｃｅ　ｂｙ　ｒｏｂｏｔ　ｉｆｎｇｅｒ　ｗａｓ　ｓｅｔ　ａｓ　５，２０，３５　ａｎｄ　

５０　Ｎ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒａｃｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｗｉｈ　ｐｌｔａｎｅ　ｆｉｎｇｅｒ　ａｎｄ　ａｒｃ—ｓｈａｐｅｄ　ｆｉｎｇｅｒ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｂｏｖｅ　ｈｅ　ｔＶｏｎ　Ｍｉｓｅｓ　ｓｔｒｅｓｓ　ｎｅｐｈｏｇｒａｍｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｓｋｉｎ，ｃｏｒｔｅｘ　ａｎｄ　ｃｏｒｅ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｌｏａｄ　

ｆｏｒｃｅ　ｂｙ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｉｆｎｇｅｒ　ｔｙｐｅｓ．Ｔｈｅ　Ｖｏｎ　Ｍｉｓｅｓ　ｓｔｒｅｓｓ　ｎｅｐｈｏｇｒａｍｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｗｈｅｎ　ｌｏａｄ　ｆｏｒｃｅ　ｗａｓ　５，２０，３５　ａｎｄ　５０　Ｎ　

ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｓｋｉｎ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｐｌａｎｅ　ｆｉｎｇｅｒ　ｗａｓ　０．０２５８，０．０８９８，０．１　５５９　ａｎｄ　０．３６４７　ＭＰａ。ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ　

ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｃｏｒｔｅｘ　ｗａｓ　０．０１８４，０．０６５４，０．１３４７　ａｎｄ　０．３２４５　ＭＰａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｃｏｒｅ　ｗａｓ　０．００１７，０．００５８，０．０１３６　

ｎｄ　０．ａ０４９８Ⅳ【Ｐａ．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ａｒｃ．ｓｈａｐｅｄ　ｆｉｎｇｅｒ　ｗａｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｍａｌ１．Ａｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　

ｑｕａｎｔｉｙ，ｗｈｅｎ　ｔｔｈｅ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｏｎ　ａｐｐｌｅ　ｗａｓ　５，２０，３５　ａｎｄ　５０　Ｎ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　

ａｒｃ－ｓｈａｐｅｄ　ｉｆｎｇｅｒ　ｗａｓ　０．０２８９，０．１　０４，０．１　８　１，０．５６４　Ｉ／１Ｉｌｌ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｐｌａｎｅ　ｉｆｎｇｅｒ　

ｗａｓ　６．７％．１２．１％．１２．４％ａｎｄ　１４．５％ｌａｒｇｅｒ　ｔｈａｎ　ｈａｔｔ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ａｒｃ．ｓｈａｐｅｄ　ｆｉｎｇｅｒ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　

ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｓｋｉｎ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅｓｔ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏｒｔｅｘ　ｔａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｐｌａｃｅ　ｂｏｔｈ　ｏｒ　ｆｐｌｎｅ　ｆａｉｎｇｅｒ　ａｎｄ　ａｒｃ—ｓｈａｐｅｄ　

ｉｎｇｅｎ　Ｂｕｔ　ｔｆｈｅ　ｃｏｒｔｅｘ　ｗａｓ　ｅａｓｉｅｒ　ｔｏ　ｇｅｔ　ｄａｍａｇｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｍａｌｌ　ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｓｔｒｅｓｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　

ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｈａｔｔ　ｈｅ　ｔｌｏａｄ　ｆｏｒｃｅ　ｗａｓ　ｓａｍｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｐｌａｎｅ　ｆｉｎｇｅｑ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｐａｒｔ　ｃａｕｓｅｄ　

ｂｙ　ａｒｃ．ｓｈａｐｅｄ　ｉｆｎｇｅｒ　ｗａｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｍａｌ１．Ｔｈａｔ　ｗａｓ　ｔｏ　ｓａｙ，ｔｈｅ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｃａｕｓｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　

ａｐｐｌｅ　ｂｙ　ａｒｃ—ｓｈａｐｅｄ　ｆｉｎｇｅｒ　ｗａｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｍａｌ１．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ａｐｐｌｅ　ｇｒａｓｐｉｎｇ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ｒｏｂｏｔ　ｇｒｉｐｐｅｒ　ｖａｌｉｄａｔｅｄ　ｈｅ　ｔ

ｒｅｌｉａｂｉｌｉｙ　ｔｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｉｔｈ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｅｒｒｏｒ　ｓｍａｌｌｅｒ　ｔｈａｎ　１　０％ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｖａｌｕｅｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　

ｒｅ　ｈｅｌａｐｆｕ１　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｆａｓｔ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｐｐｌｅ　ｄａｍａｇｅ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｖａｌｕｂｌｅ　

ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅ　ｉｔｎｊｕｒｙ．ｒｅｄｕｃｅ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｆｏｒ　ａｐｐｌｅ　ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ　ａｓ　

ｗｅｌｌ　ａｓ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ；ｅｌａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｉ；ｇｒｉｐｐｅｒｓ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｅ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄａｍａｇｅ