在果蔬生产作业中，收获采摘约占整个作业量的40%，采摘作业质量的好坏直接影响到果蔬的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低，目前国内果蔬采摘作业基本上还是手工完成。而且在果蔬收获过程中，人工收获经常需要弯腰或者借助梯子登高。因此果蔬收回作业不仅是一项劳动强度大、消耗时间长，而且具有一定危险性的劳动作业。随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本的提高，人们生活质量的不断提高，人们也急需从这种高强度高危险的劳动中解脱出来[1]。因此,发展机械化收获技术,研究开发出一种有效的果蔬移动采摘机械手是十分有必要的，也是刻不容缓的。国内外对于果蔬采摘机器人仍处于研究开发试验阶段,其实用化、商品化的进程仍很艰巨,主要原因之一就是机器人具体的结构设计与分析存在不足。为此,本文进行了苹果采摘机器人机械手的结构设计与分析。

1.2   机器人组成及分类

1.2.1  机器人的组成

       机器人是一个依靠自动控制实行操作功能或移动功能的完整的系统，主要包括以下几个部分：执行机构、动力元件、传动装置、传感器[2]。

1.2.2  机器人分类

       机器人的分类方法很多，机械手是机器人的重要执行部件，通常按机器人机械手的几何结构可分为直角坐标系、圆柱坐标系、球坐标系型和关节型。

       还有很多种分类方式，如按照机器人的控制方式、按机器人控制器的信息输入方式、按机器人只能程度、按机器人用途、按机器人移动性等分[3]。

1.3   果蔬采摘机器人发展概括及应用现状

1.3.1  国外发展现状

1.3.2  国内发展现状

1.3.3  研究农业机器人的意义

      随着科学技术的发展，机器人已经被应用到了许多领域。但在农业领域，还没有达到实用化。

      研究农业机器人的意义: (1)提高生产率;( 2)解决劳动力不足的问题; (3)改善作业者的安全、卫生环境; (4)提高作业质量: (5)提高机械的通用性[2]。

1.4  研究的内容和方法

1.4.1  研究的内容

        主要对采摘机器人的机械手进行了结构设计和仿真，对机械手各部分结构进行具体的结构设计与运动学、动力学分析，从实用化智能化角度出发对采摘机器人的末端执行器进行研制。

1.4.2  研究的方法文献综述

     1) 根据苹果的生物学特性，结合工业机械手的选型基本原则，对苹果采摘机器人机械手制定了整体结构方案设计和控制方案，并对苹果采摘机器人各个机械臂、末端执行器进行具体的结构设计。

      2）由具体结构设计出发，利用三维实体建模软件solidworks建立机械手的实体建模，并导入仿真软件ADAMS中对其进行运动学仿真验证，使机械手整个运动过程直观化。

1.5  本章小结

      本章首先对国内外研究情况做了介绍，说明了目前采摘机械手存在的一些问题，并且对机器人有了一定的介绍。然后提出了本课题的研究目的、意义及主要内容。                

2  采摘机器人整体结构设计

2.1  采摘机械手的组成

     采摘机械手及其控制系统主要由以下几部分组成:采摘机械手、力传感器、电路控制板等。由力传感器采集力信号，并送入电路进行判断是否达到要求，如果达到要求由控制电路驱动电机，机械手开始工作。