随着科技的发展和林业作业模式的变革,研制适合我国经济林的集约化抚育、采摘、收集多功能联合作业装备已成为我国林业发展的一个基本趋势。广泛应用于生产、生活各个领域的机械臂作为现代科技发展的产物,必将成为林业生产装备的中坚力量,而工作环境中障碍物的存在严重制约着机械臂的应用和发展。因此本文就机械臂避障路径规划问题展开研究,对拓宽机械臂的应用范围、提高机械臂的生产能力有着重要的实际意义。本文主要从如下三个方面入手开展研究。机械臂物理和数学模型的建立及其运动学分析。深入分析桐油果采摘机械臂物理模型的特点,以该物理模型为基础采用D-H描述法对该其进行数学建模。依据建立的运动学数学模型推导出其正逆运动学方程,并通过改进MATLAB/Robotics toolbox工具箱对机械臂进行仿真分析,验证了机械臂数学模型和正逆运动学方程的正确性。避障路径规划算法的设计。通过比较避障路径规划的几类常用算法的优缺点,最终选定基于C-空间的自由空间法作为机械臂进行避障路径规划的基础方法。通过分析桐油果采摘作业环境特点和采摘机械臂的结构特点并结合机械臂采摘实施方式提出由关节1和关节4承担桐油果采摘过程中的避障关节的角色,并以此为基础设计了桐油果避障路径规划算法的主要步骤。C-空间信息描述与搜索算法的运用。了解C-空间障碍的定义与性质,建立了以点、圆、线为基本元素的C-空间障碍物的数学模型,并通过几何分析方法推导出了描述C-空间障碍的边界函数。为方便避障规划,本文决定采用栅格法描述C-空间信息,使用边界函数描述的C-空间障碍转化为以栅格描述的C-空间障碍,并使用MATLAB建立栅格化的C-空间模型。其后,综合分析多种传统搜索算法和人工搜索算法的优缺点,本文采用A*搜索算法在栅格化的C-空间模型图上寻找出了一条连接起始点和目标点的无撞路径。本文通过MATLAB仿真和现场试验结合的方式对算法进行验证。验证结果表明,本文所采用的方法在障碍物存在的工作环境下可以快速、有效的规划无撞路径,论文达到了预期的研究目标。