柑橘作为三峡地区主要水果产物,种植面积广,经济效益好,柑橘采摘作为柑橘生产过程中最重要的环节,目前柑橘的收获方式主要以人工采摘为主,人工采摘存在采摘效率低、劳动强度大、生产成本高等缺点。利用机械化采摘柑橘能提高柑橘作业效率,末端执行器作为采摘机器人与采摘对象直接接触的执行部件,其设计优良性决定采摘果实损伤率和采摘效率。因此,研究设计一款合适的柑橘采摘末端执行器来减少人工采摘成本和提高生产效率具有极其重要的意义。本文以万州区果园中种植的沃柑作为主要研究对象,设计采摘末端执行器。主要研究内容如下:（1）柑橘物理特性研究。针对沃柑果实直径、质量和果柄直径等基本参数进行测量,为末端执行器各部件尺寸大小提供参数依据。利用质构仪对柑橘进行果实穿刺、挤压、果实与果柄拉脱、果柄剪切等物理特性试验,为末端执行器方案设计提供数据支撑。（2）柑橘采摘末端执行器结构设计。基于柑橘物理特性研究,柑橘直径大小和果柄剪切阻抗力为97.54 N,结合具有优异传动性能、运动方向确定的偏置曲柄滑块机构,设计末端执行器剪切机构。对剪切机构进行受力分析,可知最大剪切力为114.85N,符合果柄剪切,以此确定驱动方式。根据穿刺柑橘果皮极限破坏力6.19 N和果实挤压最大破坏力31.06 N,考虑末端执行器对柑橘造成机械损伤和作业时间,设计吸持机构和软管传输机构,减少柑橘损伤和传输时间。（3）仿真分析。对剪切机构刀具进行有限元静力学分析,得到刀具的最大形变值为2.9×10-4 MPa,最大应变值为1.255×10-4MPa,最大应力值为23.796 MPa,根据强度校核公式判断刀具符合设计要求;末端执行器进行有限元约束模态分析,得出整机的固有振型,其中5阶42.14 Hz和6阶54.69 Hz与机械臂固有频率50 Hz错开,不会产生共振现象;整机进行运动学分析,得到刀片速度与加速度,剪切斗的速度、角速度、角加速度、扭矩,验证表明结构设计合理,受力均匀,无明显运动干涉。（4）样机制作及试验。设计柑橘采摘末端执行器驱动系统和控制系统,利用3D打印技术制作末端执行器样机。搭建采摘平台,构建视觉识别系统。在实验室环境下设定采摘工况,选用果柄直径在3 mm左右的柑橘,在气泵气压不低于0.5MPa的情况下进行模拟试验,测试其末端执行器的采摘成功率及采摘速度,采摘成功率可达85%,每次作业时间不低于1.2 s。