随着农业生产的现代化,以及高新科技的逐步推广,越来越多经过创新或改良的农机装备进入农业生产领域。作为新型农机装备的采摘机器人是农业生产领域的焦点,它不仅能够解决中国老龄化日趋严重造成的劳动力短缺的问题,还能促进现代化农业发展为智能化农业。新疆棉花产量占据全国总产量的一半,但棉花采摘仍然有一大部分由人工完成,棉农的资金投入高,采棉效率低。本文以新疆大田棉花为研究对象,对一种具有五自由度的采摘机械臂进行了研究,主要有以下内容:(1)机械臂的结构设计。根据棉花采摘作业的要求及作业环境的特点,对一种具有5自由度采摘机械臂的结构进行了设计与研究,并对采摘机器人各关节的结构与参数进行了优化,选择出了合适的供能装置与动力输出装置。(2)机械臂运动学的研究。为了研究机械手臂各关节及末端执行器的运动学参数,利用空间坐标矩阵的齐次变换得到采棉机器人的机械臂运动方程,通过对运动方程的变换求出了机械臂正运动学的逆解,最后借助Matlab对末端执行器的作业范围进行了仿真。(3)采棉机器人机械臂的制作与试验。以样机为研究对象,对采摘机器人末端执行器的工作空间大小与位姿多样性进行了试验,验证了采棉机器人机械臂的可操作性。