中国是世界上猕猴桃种植面积最大的国家。目前猕猴桃依靠人工采摘,工作耗时、劳动强度大而且成本越来越高。随着科技不断进步和农业产业发展,采摘机器人将成为代替人力作业,提高农业产值的关键技术。机械臂作为采摘机器人的关键执行部件,是采摘机器人的关键技术之一。机械臂的作用就是在机器视觉得指引下输送末端执行器带制定位置。与工业机器人不同,采摘机器人作业对象的柔嫩性和不规则性以及环境的复杂多变性等特征,使得对采摘机械臂的要求更具特殊性。因此,研究猕猴桃采摘机械臂具有重要的生产实际意义和科学研究价值。本文以自然生长状态下的“海沃德”猕猴桃果实为研究对象,进行了猕猴桃采摘机器人机械臂设计与研究。主要研究内容如下:(1)猕猴桃果实分布范围研究猕猴桃果树的生长状态和猕猴桃果实的空间分布范围是研究猕猴桃采摘机械臂的理论依据。本文实际调研了西北农林科技大学眉县猕猴桃试验站,测量了猕猴桃果树生长空间和猕猴桃果实三维空间分布,并以此为依据,确定猕猴桃采摘机械臂的尺寸。(2)关节型机械臂的仿真针对猕猴桃果树具有棚架式栽培模式、果实空间分布较大的特点,设计了一种新颖的关节型猕猴桃采摘机械臂,所述的机械臂高度高、臂展长、工作空间大,运行平稳。仿真结果验证了机械臂参数设计合理,能够满足棚架种植模式下猕猴桃果实的自动化采摘。利用D-H参数法对猕猴桃采摘机器人进行数学建模,利用MATLAB robotics Toolbox编写了程序语句,验证了猕猴桃采摘机械臂参数设计的合理性。利用关节驱动窗口,直观地展示了机器人关节角度驱动效果图;对机器人运动轨迹进行了仿真。利用Robotic Toolbox工具箱可以对机器人多个关节轨迹进行规划,快速且准确。一方面,可以看出,MATLAB软件为机器人的研究提供了强大的分析和仿真能力。更为重要的是,它可以为机器人运动控制提供数据的保障。(3)直角坐标机械臂的设计及试验根据实际情况以及末端执行器的底部采摘的功能,利用Pro/E软件三维建模技术设计了一种直角坐标猕猴桃采摘机械臂。直角坐标机械臂在空间上主要实现三个方向的自由度并结合具有一定自由度的末端执行器来完成采摘任务。直角坐标机械臂主要由直线运动单元、驱动系统、控制系统、传感系统及一些外围设备等组成。并校核了关键部件,根据实际情况选择了电机及电机驱动器。针对实验样机进行采摘现场试验,测试机械臂系统的有效性,稳定性。通过计算平均时间,60组平均用时11.61s,机械臂配合末端执行器和机器视觉的采摘成功率达到91.7%,实验结果表明机械臂能够准确有效的按照机器视觉输出的坐标输送末端执行器到达猕猴桃正下方进行底部采摘。