近几年来,我国经济飞速发展,人们的物质生活水平不断提升,诸如海参、扇贝、鲍鱼等海洋珍品的需求日益增加,各类海珍品上市前需要进行分拣以去除杂质。传统的海珍品分拣方式主要有人工分拣和机械筛选两种形式,人工分拣劳动强度大、成本高且效率低,机械筛选存在振动噪声大、杂质残留、破损率高等问题,严重制约了海洋珍品产业化发展。随着机器人技术的不断成熟和发展,在海洋资源开发领域的应用不断深入,将机器人技术应用于海洋资源的开发和利用已经成为研究热点。为此,以扇贝分拣为例,本文研制了一种四自由度分拣机械臂,建立机械臂运动学模型,对各个运动关节进行了轨迹规划及仿真研究,计算了机械臂的运动空间,基于模糊PID理论,对扇贝分拣机械臂控制系统进行研究,通过样机实验进行了验证。首先,确定扇贝分拣机械臂的整体结构方案,主要由基座、大臂、小臂和末端执行器组成具有四个自由度的关节型机械臂。建立机械臂运动学模型,进行正、逆运动学分析,并通过Matlab仿真验证运动学模型的正确性。根据各个关节的实际旋转角度,运用蒙特卡洛法求出机械臂的运动空间,并分别对机械臂进行基于多次插项式与圆弧插值算法的关节运动轨迹规划,通过仿真验证其合理性。其次,对扇贝分拣机械臂进行控制系统软硬件设计。对主控芯片、电源模块及驱动模块进行了选型和设计,并使用AD软件绘制了相关电路图,又对通讯系统、编码器及控制器系统软件进行了设计,给出了总体控制系统框图。再次,基于传统PID控制技术控制效果不理想,参数调节耗时大等问题,在此基础上引入模糊算法,将传统PID控制与模糊控制相结合,分别设计机械臂运动控制的传统PID控制器与模糊PID控制器,并在Matlab软件中进行仿真研究,利用Simulink模块搭建模糊PID控制模型并进行仿真得到关节角度误差与关节跟踪轨迹曲线。结果表明:无论是关节角度误差,还是关节跟踪曲线,基于模糊PID控制器的验证结果都更优于传统PID控制器。最后,搭建了扇贝分拣机械臂实验平台,完成机械臂各个运动关节组装及控制系统调试,建立人机交互界面。配置好相关参数后,对分拣机械臂进行关节、坐标、往复精度实验测试,测试结果表明:基于模糊PID控制器下的机械臂运动平稳、误差小,证明了机械臂的轨迹规划方案可行,可为海珍品自动化分拣提供参考。