随着农业规模的扩大和机器人技术的发展,采摘机器人将逐步成为水果采摘的主要工具,它能够提高农业生产效率。机械臂作为采摘机器人的核心部件,能根据视觉信息控制水果的采摘。因此,采摘机械臂的控制算法的研究具有重要的意义。本文以柑橘采摘为例。首先,根据柑橘生长状况给出机械臂相关参数,得到机械臂工作空间与柑橘树冠覆盖范围的关系图,验证了所采用的机械臂参数合理、有效。其次,对机械臂进行运动学方面建模,分别得到关节空间与操作空间在速度、位置等方面的关系,并使用逆运动学分析了模型的准确性,同时根据给定的连杆质量、转动惯量等参数得到了动力学方程,分析了机械臂运动中关节力矩与位置及速度的关系,使得机械臂能够更加精确地对轨迹进行跟踪。对机械臂运动的轨迹进行了规划与验证,对期望轨迹与实际轨迹的误差进行了分析,并采用反馈线性化与PD控制相结合方式对机械臂运动进行控制。仿真结果表明,采用的控制算法能够使机械臂快速跟踪期望轨迹,并按照期望轨迹进行运动,控制精度较高。最后,根据所建立的运动学、动力学模型、规划的期望轨迹及跟踪算法等建立三维仿真模型。仿真结果表明,机械臂能够快速跟踪,并按照期望的轨迹进行运动,整个运动过程平稳。结果表明建立的模型与使用的算法有效。