基于一种双平行四杆机构与齿轮关节串联式的交通锥回收机械臂,针对其存在的回收效率低,且固定传动比的齿轮关节难以实现最优运动轨迹的问题,采用可变传动比的沟槽凸轮关节对其进行改进设计。首先,在对机械臂进行运动分析的基础上,以最小主臂转角为优化目标,根据交通锥运动要求确定约束条件,建立运动轨迹优化模型,求得机械臂最优运动轨迹;然后,根据优化后的运动轨迹,采用解析法求解沟槽凸轮的理论轮廓线,进而得到沟槽凸轮的实际轮廓线;最后,利用Adams进行仿真验证。结果表明,交通锥回收机械臂主臂转角减小8.1%,缩短了液压缸的工作行程,改善了液压缸的受力情况,提高了交通锥回收机械臂的工作效率。