实现机器人水果自动无损分拣以降低劳动强度、提高水果分拣效率是现代农业发展的趋势。与番茄、苹果、猕猴桃等独立水果相比,葡萄、荔枝、桂圆等串类水果,其形状不规则、果串堆叠、质量分布不均,特别是不同串之间质量差异明显,因此对机器人夹取控制的稳定性、准确性要求较高。并联机构为闭链结构,具有结构稳定、刚度大、精度高、动力性能好等优点,本课题组拟研制一种水果分拣并联机器人,以实现对串类水果的无损分拣。实现串类水果无损分拣的关键问题是如何高性能实现水果分拣并联机器人夹持机构的柔顺夹取控制,为此,本文引入阻抗控制器外环和位置控制器内环的串级控制方法。目前,并联机器人夹持机构采用阻抗控制器外环和位置控制器内环的串级控制方法,其研究还存在一些难点,主要包括机构的建模问题,机构在实际工程应用时存在不确定性问题,以及如何自适应夹持负载和夹持力变化的问题等。因此,本文研究采用Lagrange法建立机构动力学模型;研究设计一种并联机器人夹持机构的自适应变阻抗控制器外环和光滑滑模控制器内环的串级控制方法,并通过设计一种自适应规则,对阻尼参数进行实时调整,以实现系统对夹持速度和夹持负载变化的自适应性。本文主要工作如下:(1)完成并联机器人夹持机构的运动学分析和动力学建模。采用解析法进行运动学分析,解得主动关节丝杠转动角度与夹持机构夹指位置的转换关系;采用Lagrange法建立该机构的动力学模型,得到含参数变化、未建模动态和外部干扰等不确定性的动力学模型,并通过MATLAB仿真以证明所建立动力学模型的正确性。(2)提出一种并联机器人夹持机构的自适应变阻抗控制器外环和光滑滑模控制器内环的串级控制方法。内环通过采用连续函数代替切换函数的光滑滑模控制策略,克服系统在实际工程应用时存在的不确定性问题,同时削弱滑模控制抖振;外环基于期望夹持力与所采集实际接触力的偏差,通过设计一种自适应规则,对阻尼参数进行实时调整,以实现系统对夹持速度和夹持负载变化的自适应性,提升阻抗控制的性能。运用劳斯判据证明所提控制方法的稳定性,并通过与内环不变,外环采用参数恒定阻抗控制,以及外环不变,内外采用非光滑滑模控制的串级控制方法进行MATLAB仿真对比,表明所提控制方法的有效性。(3)构建并联机器人串类水果夹取控制系统实验平台,并进行样机对比实验。选用“上位机+下位机”的分布式结构,完成并联机器人串类水果夹取控制系统的硬件设计以及软件开发。在此基础上,考虑非光滑滑模控制实验会磨损样机,将所提出的控制方法与参数恒定阻抗控制器外环和光滑滑模控制器内环的串级控制方法应用于样机进行对比实验,以进一步验证所提控制方法的有效性与优越性。