我国是水果种植和生产大国,但是目前国内大多数果园的鲜果采收作业仍主要依靠人工,国内的果园采收作业平台无法满足实际需求;与此同时,采摘机器人还处在实验室研发阶段,短期内难以大规模应用。因此,研发适用于现代果园的采摘作业平台契合当前现代果园推广应用的趋势。本文在上述结论基础上,提出了一种果园采摘方案,设计研发了牵引式果园采摘作业平台,并试制完成一台样机,利用样机完成了相关试验,主要研究内容与结论包括:(1)分析了国内外果园作业平台的研究和发展现状,提出我国果园机械装备研究和发展存在的问题。在此基础上,针对矮砧密植化苹果园的鲜果采收环节,提出一种基于人工采摘的“双侧、三高度、六工位”采摘方案,利用分层作业的方法来解决人工采摘高度不足的问题,通过集成果实输送和装箱过程,实现苹果从输送到装箱的整个流程的自动化,保证了采摘的连续性,大大提高作业效率,降低劳动强度。(2)结合现代果园行间距、树高、冠幅、挂果高度等数据,利用人机工程学原理和CATIA软件人机工程学分析模块对平台的主要尺寸进行设计,确定平台最小宽度为2.5m,采摘工作台最佳采摘高度为0cm、80cm、140cm,工作台可调节高度为0cm、20cm、40cm、60cm,利用三维软件对各组成部分进行建模,分析工作原理,完成平台初步设计。(3)对作业平台的果实输送系统、驱动与控制系统、行走系统和果箱承载与落箱机构进行了设计。果实输送系统的设计充分考虑了果实机械损伤机理,利用三级传送装置实现苹果从采摘工位到果箱的传送过程,对各级传送装置的空间布置、结构尺寸和工作原理进行了深入的设计与分析。设计完成平台的驱动和控制电路,并对垂直传送装置自动提升控制系统和执行机构进行重点研究,传送方案可行,满足传送要求。(4)对关键的零部件进行分析和计算。充分利用相关理论知识,结合ANSYS有限元分析软件,分析和计算了底盘和采摘工作台的受力情况,对车轴进行强度校核,对垂直传送装置的传动系统进行设计和计算。计算结果表明:底盘的最大变形量为3.62mm,最大应力为65.69MPa,车轴的最大变形量为0.05mm,最大应力为87.26MPa,两者强度均满足实际要求;采摘工作台最大变形量为1.81mm,最大应力为60.62MPa,强度满足要求,但存在支撑不足和应力集中的问题,需要通过增加支撑单元的方式进行改进。(5)试制样机,并利用样机完成了多项试验。试验结果表明:样机的主要技术参数与设计方案基本一致;垂直传送装置的自动提升控制系统和执行机构能够较好地实现自动提升,实际相对误差小于4%;模拟实际采收条件下,果实输送系统最大输送效率达到8EA/s,在中高速状态下果实损伤率超过10%;拖拉机牵引作业时,间隔一行转弯所需的最小边缘宽度为5.07m,间隔两行转弯所需的最小边缘宽度为4.92m,最小转弯半径约为4.86m,车轮行驶宽度约为2.74m,能够满足当前果园作业环境要求。