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果蔬采摘作业作为农业生产的重要一环，在农业生产中往往是最费时、最费力的环节。因此，开展针对荔枝、龙眼等串型水果的采摘机械手的研究，对提升水果采摘的自动化水平具有重要的意义。 本文在国家自然科学基金项目的支持下，在项目前期关于采摘机械手机构误差、视觉误差及其关联定位误差等方面的理论研究和实践经验指导的基础下，以项目组自行研发的第二代四自由度采摘机械手为研究对象，针对采摘机械手在采摘环境中的运动状况，对机械手的运动规划作了相关研究，并开发基于四自由度采摘机械手运动规划及其仿真系统作为对物理样机的实验与仿真结果的验证。本文主要的工作如下： (1)根据第二代水果采摘机械手的结构形式，建立了基于Denavit-Hatenberg法的四自由度采摘机械手的运动学数学模型，并对机械手正向和逆向运动学方程进行了求解和分析，为采摘机械手的运动规划研究打下基础。 (2)结合采摘机械手的关节类型，采用基于C-空间的路径规划方法。把采摘空间中的障碍物抽象为三种，并使用栅格化方法对进行了C-空间障碍计算的C-空间的信息进行标示，最后提出一种经过改进的A*搜索方法对C-空间进行避障路径搜索，实验证明该算法具有一定的适用性。 (3)采摘机械手路径规划所得出的路径点具有离散性特点，为了保证采摘机械手各关节运动的平稳性，对采摘机械手的运动轨迹规划做了研究，并选取合适的轨迹插值函数对路径规划所得的路径点进行平滑拟合，最终得出采摘机械手的运动轨迹。 (4)基于对机械手正向和逆向运动学的分析，以及对采摘机械手路径规划与轨迹规划的研究，本文开发了四自由度采摘机械手运动仿真系统，利用虚拟采摘机械手的运动仿真验证上述研究的正确性，同时分别对采摘机械手的路径规划和轨迹规划作了验证，最后对六自由度采摘机械手的运动反求作了初步研究。 (5)为配合采摘机械手下位控制系统对机械手的控制，本文开发了采摘机械手上位控制系统。通过在上位控制系统中输入指令，下位控制系统可接受该指令并作出相应的处理，从而控制机械手作出相应的运动。 根据四自由度采摘机械手的运动规划仿真以及物理样机的实验，证明了本文对机械手的正向和逆向运动学分析、以及对轨迹规划和路径规划的研究的正确性。