随着人们对食品安全关注的不断提高,越来越多的绿色蔬菜摆上了餐桌。西兰花因含有丰富的维生素、叶酸、矿物质,还有抗癌和抗坏血酸作用,而深受广大消费者喜爱。近年来,我国西兰花的种植面积逐年递长,而西兰花的采收仍是依靠人工,这严重制约了我国西兰花产业的发展。本文以西兰花采收装置为研究对象,针对目前我国西兰花采收作业依靠人工采收,存在生产成本高、劳动强度大和作业效率低等问题。根据西兰花采收的农艺要求,设计了一种能满足采收农艺要求的西兰花采收装置,对相关机构进行运动学建模与参数优化,建立虚拟样机仿真并进行采收试验。本文研究的主要内容如下:1)通过阅读相关文献资料和实地调研,阐明了“台绿3号”西兰花的生物特性和采收农艺要求,完成了花球外观尺寸统计分析。通过切割试验台进行了西兰花茎杆力学特性的研究,测量了割刀以不同切入角对西兰花茎杆切割时的受力,为后续末端执行器的设计提供了相关依据。2)明确了西兰花的采收模式,提出了西兰花采收装置的整体设计方案,确定了采收装置中定位机构、升降机构和末端执行器的设计方案。对升降机构和末端执行器进行运动学建模,通过MATLAB中的遗传算法工具箱完成了参数优化。同时研究了优化后机构的运动学特性。3)完成了西兰花采收装置的结构设计,进行三维实体建模并构建虚拟样机。同时开展相关机构的运动学仿真,仿真结果和理论计算基本一致,验证了西兰花采收装置结构设计的正确性。4)完成了采收装置的动作顺序分析,以PLC作为控制系统的核心进行控制程序的编写。此外,通过LabView2016软件进行了控制界面的设计,通过MX Component插件实现了 PLC与上位机的通信。5)完成了采收装置和采收试验台的装配与调试,进行了采收装置的空载运行与实物采收试验,试验结果表明本文所设计的西兰花采收装置能够预期动作,并完成西兰花的采收。此外,还探究了西兰花采收装置在不同气压条件(即气缸理论输出力)下,对不同茎杆直径的西兰花的采收效果。