农业机器人可以缓解农业劳动力不足,提高劳动生产效率,在欧美等发达国家有着广泛的应用。但是由于农业机器人作业环境的复杂性,传统的计算机算法在实际采摘中存在寻优速度慢、避障能力不强等问题。为了实现农业机器人的快速无碰采摘,本课题以六自由度机械手为研究对象,着重研究采摘机械手的无碰运动规划技术。首先,本文推导了MT-UARM6自由度机械手的运动学和动力学模型,在推导中,采用D-H法建立机械手的运动学模型,分析其正运动学,逆运动学,奇异位置,雅克比矩阵等,其中逆运动学采用遗传算法很好地解决了逆运动学方程的冗余问题。对机械手的动力学模型,采用第二类Lagrange方程,求解出机械手的各关节力矩。这些研究为后续的机械手运动规划奠定了理论基础。其次,分析了机械手运动规划的一般性问题,对运动规划几种方法的适用性做了综合比较和评价。深入研究了机械手时间最优轨迹规划的基本原理,讨论了遗传优化原理及B样条曲线的计算方法,采用B样条曲线构造关节轨迹,提出了一种基于种群集散度的改进自适应遗传优化算子,并应用于机械手时间最优轨迹设计,优化时同时考虑关节角速度、角加速度、角加加速度及关节力矩4种约束,并在关节空间对PUMA560前三铰轨迹进行了优化计算。然后,对障碍空间下机械手的避障运动问题进行了分析研究。由于机械手作业环境的复杂性,手臂与障碍物间存在碰撞可能,因此必须规划出一条无碰的末端轨迹,并保证各关节也无碰。本文对传统人工势场法进行了改进,提出了一种消除局部极小点的方法,使机械手末端始终往势场最小的方向运动,结合新的约束势函数,给出了实现步骤,并对避碰路径规划问题进行了仿真研究。最后,采用B样条插值函数给出了MT-UARM机械手的时间最优轨迹规划,对机械手在障碍环境下进行了仿真实验,验证了提出方法的正确性和可行性。