果蔬采摘作业是果蔬生产中最耗时、最费力的一个环节。同时社会经济的发展和人口老龄化导致的农业劳动力短缺，又使果蔬生产劳动力成本增加。因此，提高果蔬采收作业的自动化水平成为提高采收效率、降低成本的有效途径。荔枝、龙眼为岭南特产，每到采收季节，都需花费大量的劳力人工采摘，手段原始且效率低下，以致大量荔枝不能及时采摘。因此，开展针对荔枝、龙眼等串型水果的采摘机械手的研究，以期提升荔枝采摘的自动化水平具有重要的意义。　　 本文在国家自然科学基金项目——“基于智能设计的水果采摘机构与视觉关联精确定位研究”等相关项目的支持下，以项目前期关于采摘机械手机构误差、视觉误差及其关联定位误差等方面的理论研究和实践经验为指导，针对荔枝采摘机械手机构设计进行较为系统的研究，从规范种植荔枝园果树的栽培特点和生长特点出发，设计出结构合理，具有较好采摘能力的可行荔枝采摘机械手，并做相应的定位运动学分析。同时从产品设计角度，对该领域已取得的知识经验和成果进行总结分析，进而以此为依据，对采摘机械手智能设计软件系统的功能模块进行规划，对智能设计系统开发中涉及的知识进行初步研究，为智能设计系统的开发打下基础。全文围绕上述机构设计优化及智能系统研究两大主题所做的工作主要有：　　 (1)通过对荔枝园的考察和调研，得到规范种植的荔枝园中果树的栽培形式及生长特点，并以此为依据，完成采摘机械手的选型设计，提出了针对荔枝龙眼等串型水果采摘的具有升降底座机构的5自由度串联关节型采摘机械手结构型式，并运用CAD技术和优化方法对机械手尺寸参数进行优化求解。　　 (2)针对荔枝采摘机械手具体实际，对机械手底座的设计要求和原则进行分析，完成了具备上下升降机构和水平旋转平台的二自由度底座的结构型式选择和具体结构的详细设计。　　 (3)根据机械手手臂具体设计要求，提出结构紧凑的框架式机械手3自由度手臂，并进行了具体结构设计。　　 (4)根据荔枝采摘实际情况，基于结构尽可能简单以便于控制且能保证实现荔枝夹持、剪切功能的原则下，提出了两套荔枝采摘机械手末端执行器的可行方案，进行了相关的理论分析和具体的结构设计，并出于后期样机制作的考虑，选择模块化方案二进行了试制，以进行后期测试。　　 (5)根据设计好的采摘机械手结构型式，建立了基于Denavit-Hatenberg法的五自由度采摘机械手的运动学数学模型，对机械手正向和逆向运动学方程进行了求解和分析，为机械手动力学分析和控制研究打下基础。　　 (6)针对采摘机械手结构设计过程的特点，对项目组关于荔枝采摘机械手研究取得的理论、实践成果和经验进行总结，提出了针对荔枝、龙眼等水果采收的采摘机械手智能设计系统的总体框架。　　 (7)针对采摘机械手设计知识的特点，对机械手智能设计系统知识库的功能模块进行了具体划分，提出了水果采摘机械手智能设计知识混合表达模型，并协助项目组软件开发人员，完成了智能设计系统界面的设计和功能的初步规划，完成了机械手机构零部件在软件编程开发中的结构和命名。　　 (8)为方便项目后期研究的开展，完成了采摘机械手样机制作。