农业是我国国民经济的基础,是保障经济发展、社会稳定的重要产业。随着智能化技术的不断发展,提高农业机械化与智能化水平成为重要的研究议题。然而,现有的采摘机器人在采摘效率、灵活性和通用性等方面尚无法满足市场需求。部分采摘机器人虽然采用了软体机械手作为末端执行器,但是其灵巧度与人手相比还有很大的差距。针对目前采摘机器人所面临的问题,为了提高末端执行器的灵巧度与通用度,以兼容不同尺寸、形状的物体的抓取,本文提出了一种面向果实采摘的仿生灵巧手。主要研究工作如下:受到人手在采摘工作中大拇指和食指运动的启发,本文开展了可动指尖与手掌的二指仿生灵巧手设计与制造研究。受折纸结构启发,设计了折线型结构的手指内芯,并借助有限元软件进行了参数优化研究。本文通过理论建模结合实验的方法探究了仿生灵巧手在包络抓取、手指夹取模式和可动指尖运动模式下的抓取性能,并构建出包络抓取模式下抓取物体尺寸与最优手掌夹角之间的经验关系,获得该模式下的最优抓取策略。实验结果表明,包络抓取模式下手掌夹角的安全工作范围是30°～120°,可抓取直径为70 mm～152 mm、重量小于15.0 N的球状果实;手指夹取模式下手掌夹角的安全工作范围是0°～30°,可抓取直径为0～70 mm、重量小于7.9 N的球状果实;可动指尖运动模式可以实现对薄片状物体的高效抓取。为探究仿生灵巧手的果实采摘性能,本文搭建了一套采摘机器人系统。该系统的目标检测模块使用了Detectron2目标检测框架和Mask-RCNN算法,评估得到该算法的均值平均精度达到96.04%,能够满足项目的检测需求;搭建了基于ROS平台的机械臂运动控制模块,使用IK-FAST逆解算法和三次样条插补方法对机械臂进行运动控制。最后仿生灵巧手搭载至六轴机械臂,实施果实采摘实验。结果表明,搭载了仿生灵巧手的采摘机器人对苹果的采摘成功率达到80%,采摘一个苹果所需平均时间为8.97 s。