茶叶采摘是茶叶加工环节中至关重要的一环,它决定了茶叶产品在冲泡后的视觉体验。为了解决茶叶机械化采摘中存在的叶芽破损、漏采以及误采等问题,迫切需要一种具有选择性采摘的自动化设备。而要实现茶叶采摘的选择性,机构的灵活性至关重要。在设备研究过程中,不仅要保证采摘效率,还应切实提高机构采摘作业的稳定性,降低机构振动。对此,本文依据并联机器人及其轨迹规划等相关理论研究进行了以下几个方面的工作:1)本文以茶园形貌、采茶作业流程等问题为出发点对茶园进行走访,并搜集文献资料,提出了一种可行性较高的自动采茶机设计方案。本文所研究的并联式自动采茶机以提高采摘质量和效率为目标,通过视觉相机识别适采叶芽并确定采摘点,结合并联机构的优势实现末端指型采摘器对适采叶芽的抓取及收集工作。该设备依托于履带底盘小车,能够适应大多数茶园地形,结构稳定可靠、运动灵活。2)对茶叶采摘的核心运动部件——Delta并联机器人进行了机构分析。建立了运动学模型,对Delta并联机器人运动学位置正反解模型进行了推导,为其轨迹规划提供了理论支撑。进行了机构的奇异性分析以及工作空间分析,结果证明该设备工作范围能够基本覆盖适采叶芽所在区域,降低了叶芽的漏采率。3)确定了末端采摘器的运动速度规律。通过对茶叶采摘作业流程以及名优茶生产要求进行分析,总结了名优茶采摘作业轨迹的运动规律,并通过多种速度规律的对比分析确定了一种运动更为平稳、连续的高速凸轮运动速度规律。针对机器人的轨迹规划方法进行研究,分别利用Lamé曲线和Bézier曲线对茶叶采摘路径中的拐角路段进行了轨迹平滑过渡方法的理论计算,得出了在两种轨迹规划方法驱动下的拐角段末端指型采摘器运动规律。4)验证了运动学位置正反解模型和两种轨迹平滑过渡方法的有效性。通过虚拟样机仿真以及数据模拟实验,利用对比分析的方法进行验证,并根据对比结果有针对性地评价了两种轨迹规划方法的平滑过渡性能。在此基础上提出了基于能耗指标的轨迹规划曲线参数优化方法的指导性建议,为并联式自动采茶机控制系统的Delta并联机器人运动控制算法提供了合理的参考意见。同时设计了一种Delta机器人轨迹追踪实验系统,用于验证轨迹规划仿真结果的有效性。