猕猴桃采摘作业具有劳动强度大、采摘时间紧迫的特点,目前尚无商品化采摘装备。现有猕猴桃自动化采摘技术,主要采摘器损伤率高、串联机械臂设备成本高昂等问题。本研究以棚架式标准果园中为采摘环境,通过设计果实视觉定位系统、拨指式仿生采摘器和Delta并联机械,完成了基于机器视觉与并联机械臂的猕猴桃采摘技术研究及装置设计。主要研究内容和成果如下:（1）作业场景及采摘技术方案分析。首先对棚架式猕猴桃果园的空间特点与果实空间分布情况进行调研,确定了利用倒置并联机械臂进行自下而上采摘的技术方案;并通过分析猕猴桃果实仰拍图像的色调及轮廓特点,确定了基于色调的果实识别方法与基于双目视觉的果实定位方法;最后基于“海沃德”猕猴桃果实的单果尺寸与多果分布特点,结合成熟期果实的力学特性与人工采摘动作,确定了基于力控检测的拨指式采摘器原理。（2）基于双目视觉的果实识别定位算法研究。利用双目摄像头拍摄果实照片,利用色调识别的原理判断果实成熟程度,基于SGBM立体匹配算法的双目定位方法,实时输出成熟单果的水平投影坐标（x,y）和深度距离z,实现单果的空间定位。对“海沃德”猕猴桃果实的识别特征进行分析,将猕猴桃果实轮廓特征近似为椭圆,确定了基于色差R-G自动阈值分割的果实轮廓分割方法,结合猕猴桃果萼的颜色特征,完成猕猴桃果实果萼点的二维平面识别,识别率达73.7%;基于双目测距原理对左右眼图像进行立体匹配,确定了基于SGBM立体匹配算法的果实空间定位算法,实验表明平均定位误差约为54 mm,误差率约为12.3%,基本满足使用要求。（3）拨指式仿生采摘器设计。利用果柄受径向力易使果蒂分离层断裂的生理特性和生物力学特征,设计一种夹持力可控、夹-摘动作分离、采摘-输运一体的拨指式仿生采摘器。通过“海沃德”猕猴桃的果实结构尺寸与空间分布特点分析,提出了“自下而上、一次一果、智能轻快、采收一体”的采摘执行器设计思路,确定了基于力控夹持的果实固定方式、基于TOF微距接近传感器的接近检测方式和基于手指仿生结构设计的分离方式,搭建了模仿人手采摘动作的拨指式采摘器,并对关键部件果蒂拨指进行受力的有限元分析,优化后得到满足应力要求的设计方案,最终实验表明采摘成功率达78.0%,单果平均采摘时间为5.53 s。（4）并联机械臂多果采摘运动控制算法优化。对并联机械臂进行运动学建模,实现由末端坐标到电机关节角的解算;基于PH曲线对机械臂采摘路径进行优化,在实现快速、平稳运动的同时对环境障碍进行避让。根据棚架式猕猴桃果园的空间特点,综合考虑机械臂成本、性能、尺寸等因素,确定了基于Delta并联机械臂的采摘机械臂研制方案,通过三维仿真与测试,得到了满足预设工作空间的机械臂尺寸关键参数;对并联机械臂进行运动学建模,建立以电机轴对称中心为原点的基座坐标系、以末端采摘器夹持中心为原点的工具坐标系,建立坐标系变换的逆运动学关系,设计了S形轨迹联合PH曲线路径的机械臂运动规划算法并进行仿真验证。（5）整机搭建与采摘效果验证。控制系统针对棚架式猕猴桃果园自动化果实采摘作业,通过机器视觉识别定位目标果实,实现果实的多目标排序,通过相机与机械臂之间的坐标转换,实时规划Delta机械臂采摘路径与轨迹,实现果实识别定位、仿生手采摘器、Delta机械臂三个子系统的协调控制。在整机控制系统硬件方面,设计了上位机负责视觉识别定位与采摘点序列输出、下位机负责机械臂驱动与采摘器控制的控制系统架构。控制系统软件方面,编写视觉系统软件、末端采摘器系统软件及机械臂系统软件,结合了采摘策略及通讯架构,编写了整机系统软件。在实验室环境下搭建了高约1.8 m的棚架式猕猴桃模拟果园进行采摘效果验证,实验表明车体静止时所研制装置的采摘成功率约为61.2%,单工位平均采摘效率约为491.1个/h,基本满足预期要求。