陕西地区是猕猴桃种植大省,全省的产量和种植面积在全国都是第一位。猕猴桃采收没有机械化,采用人工采摘,劳动强度大,效率低,是农业生产力进步发展的羁绊。近几十年来,科技的进步和发展,尤其是农业采摘机器人的出现给猕猴桃的收获提供了更好的方法。在农业机器人的各个部件中,果实采摘末端执行器有着重要作用,其位于机械臂末端位置,且对果实进行采收,因而,无损采收过程中还要保证采收效率。由于农业生产环境较工业生产复杂多变,采摘机器人面对的目标对象有其自身的环境影响和物理特点,使得研究末端执行器较工业机器人机械手有其自身的技术要求和特殊性。对猕猴桃末端执行器的研究,具有重要的科研价值,并且能够促进生产力的进步。本文的研究对象是“海沃德”猕猴桃品种,并选择在棚架下栽培生长条件下,在前人研究的基础上进行了基于联动机构的猕猴桃采摘末端执行器的研制。本文的研究内容有以下几个方面:(1)果实物理力学特性研究和基础试验。果实物理力学参数的研究为末端执行器在结构方面的设计提供参数依据。调研猕猴桃试验站并分析果实生长分布状态,得出垂直挂落果实的果梗平均长度为58mm。通过旋转扭断试验得到对果实平均旋转16.1圈才能够扭断采摘,采摘果实效果并不理想。提出末端执行器的功能需求和性能指标,需设计出采摘时间小于5s的末端执行器。提出了在自然条件下果实采收方式为从底部开始进行“抓取-采摘-卸果”的一体化采收过程,对末端执行器方案进行对比确定。(2)基于“抓取-采摘-卸果”一体化收获过程和联动机构的特点,对末端执行器整体结构进行设计。对于生长于棚架下的猕猴桃果实,由于具有簇生的特点,本文以果实物理力学参数为理论依据,对末端执行器抓持机构和卸果结构进行设计,设计的三维仿生手指半径为32.5mm,弧度为90°,卸果手指空挡宽55mm,长70mm。基于反凸轮机构的采摘末端执行器轨迹槽设计。反凸轮机构能够将直线运动转换为摆动。以几何学为理论依据,采用数学运算的方法来设计反凸轮机构中的轨迹槽,实现整机“抓取-采摘-卸果”一体化的运动。使用Pro/E软件建立整机的三维模型,使用有限元软件ANSYS WORKBENCH对整机做了运动过程仿真分析,最终确定末端执行器整体结构参数。(3)末端执行器控制系统设计。末端执行器控制系统融合传感器技术和单片机集成技术以及电机拖动技术,以51单片机和电机控制器来对整机进行控制,以霍尔位置传感器,光电位置传感器和压力传感器构成的传感器系统来检测果实信息以及提供电机控制信号,实现整机自动化运行。(4)末端执行器样机试制和采摘试验。将设计的末端执行器进行试制,对试制的样机首先进行了整机联动试验,然后在实验室和田间进行采摘试验,对采摘效果进行评价,对采摘后的猕猴桃果实品质进行了时效检测。得出末端执行器采摘成功率为80%,采摘平均时间为4.5±0.5S,损伤率为14.6%,采收效率较国内张发年研究的末端执行器有很大提升。