柑橘作为三峡库区的特色作物,其种植面积广,产量高,是当地农户的主要经济来源,其采摘方式主要通过人工采摘,占了整个生产作业量的40%,柑橘采摘既耗时又耗力,丘陵山地地形进一步加大了采摘难度和危险性。柑橘采摘末端执行器一般以夹持方式采摘柑橘,通过机械臂将果实放入收集蓝中,既容易对柑橘造成机械损伤,也降低了采摘效率。因此,设计了一款柑橘无损采摘末端执行器具有重要意义。本文以万州柑橘园中椪柑和古红橘作为研究对象,设计了柑橘采摘末端执行器。本文的主要研究内容有以下几方面:(1)柑橘的物理特性研究。对椪柑和古红橘进行调研得到这两种果实的基本参数,对其果梗进行力学特性分析,得到柑橘果梗的最大切割阻力为79.2N,通过实验得到,柑橘与果梗分离的最小拉力为22N。(2)柑橘无损采摘末端执行器的设计。根据柑橘物理特性研究,确定了剪切机构刀片与刀槽间的横向和纵向方向的距离,为了使柑橘果梗在任何位置都能被刀片剪切到,设计了揽枝杆,考虑到柑橘被夹持易受到机械损伤设置了吸附装置吸附柑橘,吸附柑橘时对柑橘的拉力不超过22N,在末端执行器靠吸盘一侧,设置有传输框,通过与传输通道连接,减小机械臂单果采摘时间。(3)仿真分析。对剪切机构进行运动学仿真得到刀片和气缸的运动轨迹、运动的速度和加速度曲线。运动学仿真结果分析表明:刀片和气缸的速度和加速度均为是一条平滑的曲线,无明显瞬时冲击,机构受力良好,无运动干涉,布局合理。对剪切机构进行有限元仿真分析得到剪切机构的应力云图和应变云图,刀片受到的应力最大,最大应力为11.34MPa,由强度校核公式计算可知剪切机构各部分零件所受的应变应变都在许用应力范围内,变形量微小,可以忽略,满足柑橘无损采摘末端执行器的设计要求。使用pla作为样机部分零件的材料,再次对剪切机构进行有限元仿真,通过强度校核公式计算得到,材料满足末端执行器设计要求。(4)样机组装试验。对气缸选型,设计柑橘采摘末端执行器系统原理图,组装样机,进行实验验证,剪切机构满足剪切要求,并对吸附机构进行进一步改进和优化,使之能够满足试验要求。