散料出料工作广泛存在于白酒酿造、食品加工、农产品运输等生产活动中。因散料具有形态松散和易塑性变形的物理性质,对其进行出料工作时,需要克服易洒落、易损伤和工作空间狭小等问题。现有的机器人与末端装置难以适应散料出料过程。所以,当前散料出料工作自动化程度低下,对工人体力有较高的要求。本文针对受限工作空间下的散料出料问题,设计了面向散料抓取的工业机器人末端执行器,并针对散料抓取作业特点,开展了机器人轨迹规划与末端最优抓取运动控制研究,搭建了散料抓取系统,并以酒醅为抓取对象进行了抓取试验,具体研究内容如下:首先,面向散料出料任务要求,设计了一套散料抓取系统。设计了多种抓取末端:旋转型抓取末端、插入型抓取末端、抓斗型抓取末端和四片压缩型抓取末端。通过对比多种抓取末端性能,选取旋转型抓取末端进行散料抓取实验平台搭建,并对其关键部件进行静力学分析。其次,提出并验证了一种姿态调整模型和一种关节划分策略。针对基于关节空间进行轨迹规划时机器人末端运动姿态可控性较低的问题,建立了姿态调整模型,提高运动时末端姿态的可控性,减少酒醅因末端姿态变动引起的洒落现象。针对多次轨迹规划时计算量增加的问题,提出基于关节重要性的划分策略,通过降低待求系数数量的方法,降低了算法的计算量。然后,参考自然界中真菌生长行为,提出了一种具有集群智能特征的真菌优化算法。真菌优化算法赋予了“个体”对周围未知区域的探索能力,通过控制新生“个体”的生成位置,使“种群”向当前最优解趋近。通过与典型优化算法在多个问题求解中的对比,验证了该算法探索给定解空间以外区域的能力。之后,基于真菌优化算法对机器人运动轨迹进行参数优化,得到了能量消耗更少且时间较短的轨迹。最后,通过仿真分析建立了末端执行器的最优转速函数。建立酒醅颗粒模型并确定酒醅间和酒醅与末端组件间的相互作用模型,完成酒醅抓取仿真系统的搭建。开展末端执行器在不同转速下的酒醅抓取效果仿真分析,获得了末端转动速度、转动角度和酒醅受力之间的对应关系,得到使酒醅受力最小的末端最优转速函数,进而依托散料抓取系统开展了抓取试验。