景观绿化修剪是现代城市绿化作业的重要组成部分,随着如今自动化水平的提高,自动化园林修剪设备虽然也在不断发展,但是自动化水平还有待提升。因此,本文研究设计了一款新型的可造型修剪的自动化园林修剪机械手,并利用图像识别的方法实现对绿篱修剪位置的定位。本文根据园林修剪机械手的工作性能要求确定了采用关节坐标型机械手的结构方案,使用Pro/E软件进行机械手的虚拟样机设计。通过3种典型的不同工况位置,对园林修剪机械手的关键零部件底座、大臂、中臂进行有限元分析,保证了这些关键部件在各种工况条件下都具有足够的力学性能。对修剪刀具的主轴进行静力学以及疲劳分析,保证修剪刀具主轴的使用寿命。为了防止修剪机在工作时受外部环境的影响发生共振,对修剪机械手进行模态分析以获得机械手的固有频率和振型,保证修剪机能够正常工作。使用代数法对所设计的园林修剪机械手进行运动学分析,完成机械手正逆运动学的求解以及半球螺旋线的轨迹规划。并用蒙特卡洛方法分析了机械手的工作空间。基于拉格朗日法建立修剪机的动力学模型,确定机械手各关节中速度和力之间的关系,为动力学分析提供理论基础。并结合ADAMS实现虚拟样机的运动学和动力学仿真,得到修剪机各关节驱动部分保持正常运行情况下所需驱动力的大小,为驱动部分的选型提供了依据。研究确定了绿篱图像的获取方案,并设计了对获取到的绿篱图像的处理方案。针对Kinect摄像头获得的深度图像的缺陷,设计了深度图像的修复算法。结合绿篱图像的几何特征以及深度图像的信息,确定绿篱修剪中心点的位置特征。为进一步提高对中运动时的速度和稳定性,采用RBF神经网络算法进行园林修剪机械手的逆运动学的求解以改善D-H法求解逆运动学时复杂且较慢的求解过程,然后使用优化后的S曲线进行速度控制。对零部件进行选型,同时进行物理样机的加工和装配。研发了自动化园林修剪机械手的控制系统,其中包括控制系统的软硬件设计。完成以上工作后,对实验样机进行点动试验、绿篱修剪试验以及绿篱对中效果试验以及绿篱的半球造型修剪试验,实验结果均符合预期要求。以上工作为后续相关产品的研发提供了理论和实验基础。