我国是一个农业大国,虽然农业人口众多,但随着工业化进程的不断加速,农业劳动力不足的问题日益凸现。对于蔬菜、水果的挑选与采摘等劳动密集型工作,迫切需要智能机器人以取代人力,从而提高生产效率。然而,由于农业生产环境比较复杂,传统的工业机器人技术难以满足实际要求。论文针对设施农业采摘机器人的需求,从导航定位、作业规划等方面进行研究,从而实现采摘机器人自主导航并提高采摘效率。具体研究内容如下:（1）采摘机器人总体方案设计。通过调研分析,根据采摘机器人实际需求,设计采摘机器人整体方案。通过对比分析进行采摘机器人硬件系统的设计与选型,采取履带式移动平台和六轴机械臂搭配的方案,使用工控机作为采摘机器人的大脑,使用can板卡完成工控机与移动平台的信息交互,使用摄像头进行视觉色带导航。将采摘机器人软件系统分为移动平台导航系统和采摘机构控制系统两个模块,进行分别开发。（2）采摘机器人移动平台运动控制系统设计。使用视觉色带导航的方式作为采摘机器人无人驾驶的导航方案。对通过摄像头获取的图像信息进行颜色空间变换、滤波和二值化的方式预处理,然后使用Canny算子进行边缘检测以及使用多项式最小二乘法完成色带中心线拟合。分析轨迹跟踪算法,使用最为稳定的PID算法进行轨迹跟踪,实现无人驾驶。最后,设计实验,验证了移动平台导航系统稳定性与实用性。（3）采摘机械臂运动建模。对采摘机械臂的建模所需的齐次坐标变换、DH参数法等进行分析。使用标准DH法,利用采摘机械臂尺寸参数,进行建模,填写DH参数表中,同时,对机械臂进行了正运动学分析。最后利用matlab软件使用数值法进行采摘机械臂工作空间验证,验证所选机械臂符合采摘机器人工作需要。（4）采摘机械臂运动规划。首先,分析几种常用的运动规划算法的优缺点以及所使用的场景。然后对RRT算法进行研究,针对盲目性问题,引入目标偏置因子,提高收敛速度。在起始点和目标点优化采样空间,避免重复采样,提高了算法的效率。最后,通过设计简单地图和复杂地图的实验,将RRT算法、RRT-star算法和改进RRT算法进行对比,验证了改进RRT算法的高效性。（5）采摘机器人实验验证。首先,利用机械臂三维模型,一步一步建立机械臂URDF模型和moveit配置功能包,完成ROS下的机械臂仿真模型搭建。然后将改进RRT算法集成到OMPL中去。设计实验,通过对比验证改进算法的可行性。最后搭建采摘实验环境,完成采摘机器人采摘实验。