在苹果采摘领域,大多数果园还处在人力采摘阶段,占用大量的人力成本。在苹果实现大规模机械化采摘的影响因素中,包括视觉信息图像处理技术不成熟的因素,也包括设计的采摘机器人结构不适宜环境的因素。如果设计的采摘机器人结构不能适应果园环境,则会导致采摘效率低下的问题。本文针对目前采摘效率低下的情况,设计一种可以实现自动落果的苹果采摘机器人。通过对果园进行实地调研,对特定的果树树种、树型和栽培方式等进行研究分析,提出了采摘机器人的分层采摘模式,包括采摘时机的选择、采摘方式的选择、采摘姿态的选择等。在对果树采摘空间分析研究的基础上,对采摘机器人进行结构设计,研发一种适合分层采摘模式的采摘机器人,并在三维软件中做出三维虚拟模型。利用DH参数法和坐标变换等原理建立了运动学方程和动力学方程,使用数据处理软件对运动学和动力学进行了求解,同时利用正运动学的结果对逆运动学进行了验证,使用仿真软件对逆动力学进行了验证,为控制系统的设计和样机制造的选型做了铺垫。对包含苹果采摘目标点和障碍物的点云数据进行分析,通过降采样等方式,将点云数据重新生成三维实体,同时使用不同的路径规划算法对起始点和目标点之间进行路径规划,在统计学分析中,发现A*算法的生成路径最短,但生成时间与RRT算法相近,实时性优势较小,对A*算法进行改进,通过分析,发现改进算法与A*算法相比,在路径生成时间中表现更加优异,最终使用改进算法得到采摘轨迹。对采摘机器人的控制系统进行搭建,控制系统使用带触摸屏的嵌入式单片机作为下位机,并使用计算能力强的上位机。搭建人机交互界面,完成人与机器之间的信息交换。对末端执行器进行加工装配后,在搭建的果树模型中进行苹果采摘实验,验证末端执行器的采摘效果,在实验中验证改进算法生成路径的合理性,并分析总结实验的收获与不足之处,为以后大规模机械化苹果采摘打基础。