果蔬收获机器人可以有效缓解农业劳动力不足,具有十分广阔的应用前景。但是,在自然条件下果蔬收获机器人的工作环境复杂,视觉系统如何提取工作环境信息并引导机械手进行果实采摘变得非常关键。　　 为了解决机械手快速采摘和避障采摘果实的问题,本文以MOTOMAN SV3X机械手采摘番茄为研究对象,对果蔬采摘机器人一些关键技术进行研究。　　 首先,采用D—H方法建立MOTOMAN SV3X机械手逆运动学模型,在确定目标位置的情况下,求出末端执行器在不同姿态情况下机械手角度,并对求出的所有角度进行正确性验证和与障碍物的干涉性判断。　　 其次,研究MOTOMAN SV3X机械手在无障碍时机械手的快速运动路径规划和空间存在竖直直线类障碍物时机械手的避障路径规划方法。为达到快速采摘果实的目的,以果实采摘机械手末端执行器运动路径最短和能量最优为指标,提出了无障碍情况下机械手快速运动路径规划算法。对存在空间竖直直线类障碍物时机械手的路径规划,采用映射的方法将机械手和障碍物映射到水平面和竖直面,将三维空间降低到二维平面中讨论,以降低计算量和搜索量。整个路径规划过程将在Matlab环境下仿真,当有多条路径存在时,通过建立能量最少兼顾路径的目标函数来评价路径优劣,最后得到避障路径。　　 再次,在完成路径规划的仿真验证后,在实验室内进行手眼协调操作的采摘试验。在Matlab环境下采集双目视觉系统的图像并处理、提取目标和确定目标图像坐标,计算出目标的世界坐标系下的位置,根据目标坐标逆解出机械手所有关节角度,并规划出机械手的运动路径,最后将路径导入到机械手控制器中进行操作实验。单果和多果抓取的试验结果表明,手眼协调操作真实再现了仿真试验的快速运动和避障过程,验证了规划算法的正确性,可以为机器人采摘果实提供了有效的路径规划方法,实现对机械手的运动控制。　　 针对多果顺序采摘问题,研究了多果顺序采摘的快速运动策略和多果避障顺序采摘的运动策略,在仿真基础上进行了采摘试验,试验结果表明提出的多果顺序采摘策略是可行的。　　 最后,开展了采摘机器人视觉控制软件开发的工作。根据已经提出的果实目标识别算法,提出了基于形状与纹理特征分析的番茄识别和软件实现方法,利用OpenCV函数库在Visual C++下对番茄识别算法进行再现,不同分辨率的番茄图像处理试验表明,利用OpenCV函数库编制的程序比Matlab下的代码执行效率显著提高,而且能实时采集并同步处理双目图像。在Matlab环境下,通过集成果实识别定位程序和避障路径规划程序,实现双目图像采集、果实识别定位、机械手多关节角度计算,避障路径规划及寻优和动态仿真,并将仿真过程中机械手的运动轨迹按照Motoman程序开发语言的要求输出。