果实采摘是农业生产的重要环节,具有季节性强、劳动强度大、需要适时采收的特点,目前都以人工采摘为主,并随着人口老龄化以及农业劳动力转移使得有效劳动力缺乏的问题日益突出,而果实采摘机器人能有效地改善这一状况。末端执行器作为果实采摘机器人完成采摘作业的重要部分,被认为是果实采摘机器人的核心部件之一。目前国内外所研制出的果实采摘机器人末端执行器基本上都是针对某一特定果实的采摘而设计,使得末端执行器使用效率低、通用性差,并且结构笨拙、自重较大。本文针对以上果实采摘机器人末端执行器存在的问题,通过分析人手采摘果实的抓持特性,再结合当前灵巧手技术的发展,提出并设计一种果实采摘机器人三指灵巧手,并在此基础上对该三指灵巧手的抓持规划进行分析研究。具体研究工作包括以下几个方面:1)完成功能分析与方案设计。分析末端执行器的功能及方案,结合前人实验研究总结出典型果实的物理参数及力学参数,提出该末端执行器的总体方案,为后续末端执行器的结构设计奠定基础。2)完成果实采摘三指灵巧手结构设计。根据三指灵巧手总体结构与布局,以人手结构形式及各指节比例参数为依据,对单手指进行具体结构设计;根据手指布局方案设计手掌结构,利用Catia软件进行零件三维建模,再利用装配模块对整个三指灵巧手进行装配,然后将手指三维模型导入Adams软件进行仿真分析,进一步检验中间指节和末端指节耦合设计的正确性。3)完成果实采摘三指灵巧手运动分析。采用D-H法对所设计的手指建立运动学模型,对其正逆运动学进行分析,求出手指关节的雅克比矩阵,再进一步对手掌的运动学进行分析,为后续进行抓持规划奠定理论基础。4)完成果实采摘三指灵巧手抓持规划分析。通过分析人手采摘果实的特性来构建三指灵巧手采摘果实的抓持模型,首先建立手指接触模型,选择最佳抓持平面,再对三指灵巧手抓持的力封闭和形封闭进行定性分析。分析三指灵巧手的抓持规划方法和临近点的选择,在关节空间和笛卡尔空间对三指灵巧手抓持规划进行分析并作对比,最后对三指灵巧手抓持果实的位形进行仿真。本文的主要创新之处在于将三指灵巧手技术应用到果实采摘机器人末端执行器的设计中,提出使得末端执行器重量更轻、节省空间、操作更加灵活的新思路,能有效提高末端执行器的通用性、灵巧性及使用效率。