我国是一个农业大国，水果业是农业生产中第三大产业。水果的采摘属于劳动密集型工作，且随着人口老龄化和农业劳动力的减少，水果的自动化采摘就成为目前急需解决的问题。开展苹果采摘机器人的研究，不仅有利于降低劳动强度和生产成本，提高作业效率，而且对于推进我国农业科技发展进步、加速农业现代化进程有着重要的意义。　　 本文在国家“863”基金项目“果树采摘机器人关键技术研究(2006AA102254)和国家教育部博士点基金项目“果树采摘机械手运动性能优化与灵巧避障控制策略研究(20093227120013)”支持下，对苹果采摘机器人避障感知系统、采摘环境空间建模、避障路径等进行了研究。主要完成的工作有:　　 1.根据开放型设计原则，设计了苹果采摘机器人的避障感知系统。以单目摄像机作为视觉传感器来确定障碍物和果实的平面信息，超声测距传感器作为深度传感器来确定障碍物和果实的深度信息，两者结合得到障碍物和果实的空间位置信息。　　 2.机械手模型建立和运动学分析。根据苹果采摘机器人手部机械结构特性，采用D-H齐次变换法，建立了苹果采摘机械臂的数学模型和运动学方程并在实验中验证了机械手运动学正反解的准确性。　　 3.利用Maklink图法建立工作空间环境模型，并对机械手与障碍物碰撞问题进行分析。通过视觉传感器和超声测距传感器对空间中的果树枝干等障碍物进行感知，将相互重叠的枝干描述为一个不规则多边形:采用Maklink图在自由空间中建立作业环境模型，构造自由链接线，为机械手避障提供无碰路径;分析苹果采摘机械手运动特点，讨论其与障碍物碰撞的几种情况，给后续的避障工作中路径节点的选择提供一定的理论分析。　　 4.提出基于改进蚁群算法的采摘机械手避障路径规划算法。在详细分析基本蚁群算法的原理、数学模型和实现过程等基本理论的基础上，对其进行修改，主要包括:在可行走的路径上，利用等分链接线的方法扩大路径点的选择范围，有利于算法搜索到更优路径;将人工势场法思想引入蚁群算法中，同时引入角度权值，加强启发信息对蚂蚁选择下一个路径节点的影响，增加靠近目标点的路径节点被选择的概率，提高路径搜索效率;利用局部更新和全局更新策略更新路径上的信息素，防止某一条路径上信息素过多而影响蚂蚁搜索，同时加入自适应函数，增加算法的健壮性。实验结果表明:基本蚁群算法的改进措施在苹果采摘机械臂避障规划的运用中是可行的，机械臂在较短的时间里成功的绕过障碍物，采摘到果实。