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褐菇是日常人们要的食用菌之一，因具有一定的营养保健价值，市场对褐菇的需求日益增加。在褐菇生产过程中，对褐菇果实进行柔性采摘是十分重要的。由于我国农业机械化起步较晚，当前褐菇生产大都采用人工采摘的方式，采摘过程受工人作业熟练度、文化水平等因素的影响，极易出现采摘效率低、果实受损等情况。为了降低人工成本，提高采摘效率，市场对褐菇采摘机械化的需求日益增加。国内目前对于褐菇采摘末端执行器的研究较少，而末端执行器的性能直接关系到褐菇的采摘结果，所以末端执行器的设计是褐菇采摘机器人研究的关键技术。针对复杂的采摘环境以及采摘对象的娇嫩性，末端执行器应做到轻便灵活，且在采摘过程应尽量保证果实的完好性。综合上述分析，本文自主设计了一款具有真空吸持末端的褐菇采摘机器人，并通过一系列的分析和实验，验证了吸持末端褐菇采摘机器人的有效性，并进行了以下几个方面的研究:
首先对成熟褐菇果实的几何特性和力学特性进行分析，提出了褐菇采摘机器人末端执行器的总体设计原则，引入一种新型真空吸盘式末端作为褐菇采摘机器人的末端执行器，旨为降低采摘过程的果实损伤率;进而对末端执行器的吸持拉动作业过程展开研究，分别进行了吸盘-褐菇相互作用力分析以及吸盘直径选定试验，从而确了定吸持系统的参数;引入图像处理，达到对褐菇果实精准定位的目的。
其次，设计了褐菇采摘机器人的机械臂结构，采用一款二自由度机械臂，对其进行了建模和作业范围分析，完成了机械臂各关节电机的选型计算;进而对机器人系统进行正逆运动学分析以及动力学分析，得到动力学方程，从而验证结构的合理性;最后完成了褐菇采摘机器人实际样机的制作。
最后，对褐菇采摘机器人控制系统的硬件部分进行了设计，其中包括供电系统、无线通讯系统以及传感系统;对软件部分进行了设计，采用MFC平台进行编程，通过STM32单片机将末端执行器与机械臂的信息与控制方案写入系统，完成褐菇的采摘试验。对新鲜的成熟褐菇进行了400次采摘试验，并对试验结果进行分析，最终采摘成功率达90.5％，果实损伤率为6％，验证了所设计的系统的可行性和有效性，为解决采摘机器人采摘过程易导致果实损伤的关键难题提供了良好的技术支持。
首先对成熟褐菇果实的几何特性和力学特性进行分析，提出了褐菇采摘机器人末端执行器的总体设计原则，引入一种新型真空吸盘式末端作为褐菇采摘机器人的末端执行器，旨为降低采摘过程的果实损伤率;进而对末端执行器的吸持拉动作业过程展开研究，分别进行了吸盘-褐菇相互作用力分析以及吸盘直径选定试验，从而确了定吸持系统的参数;引入图像处理，达到对褐菇果实精准定位的目的。
其次，设计了褐菇采摘机器人的机械臂结构，采用一款二自由度机械臂，对其进行了建模和作业范围分析，完成了机械臂各关节电机的选型计算;进而对机器人系统进行正逆运动学分析以及动力学分析，得到动力学方程，从而验证结构的合理性;最后完成了褐菇采摘机器人实际样机的制作。
最后，对褐菇采摘机器人控制系统的硬件部分进行了设计，其中包括供电系统、无线通讯系统以及传感系统;对软件部分进行了设计，采用MFC平台进行编程，通过STM32单片机将末端执行器与机械臂的信息与控制方案写入系统，完成褐菇的采摘试验。对新鲜的成熟褐菇进行了400次采摘试验，并对试验结果进行分析，最终采摘成功率达90.5％，果实损伤率为6％，验证了所设计的系统的可行性和有效性，为解决采摘机器人采摘过程易导致果实损伤的关键难题提供了良好的技术支持。