相较于旱地农作物的直播栽培,育苗移栽具有许多的优势;育苗移栽能保证幼苗的成活率,避免气候、盐碱以及病虫害造成的影响,延长农作物的生育期,提高土地单位面积使用率,并实现农作物高产、稳产。2011年,我国每年的育苗移栽面积达到1500万hm2,相应的所需育苗移栽机械150万台;而且近年来我国劳动力成本的不断提高,从事农业生产的人口不断锐减,因此,实现旱地农作物的自动移栽不仅能够加快育苗移栽技术的应用推广,而且能够带来巨大综合经济效益。目前,依靠人工取苗、机器投苗的半自动移栽机技术成熟,而由移栽机械自主独立完成取苗、投苗和移栽的全自动移栽机仍然处于研发试验阶段。研究分析国内外穴盘苗移栽机的发展现状,可以将移栽机分为两大类;一种是含有独立机电系统或者基于工业机器人技术的移栽机,应用于温室自动化流水线穴盘苗移栽。另一种是在满足特定轨迹与姿态要求下,通过末端执行机构完成取苗、投苗动作,采用单株拔苗的方式完成取苗,其中非圆齿轮回转式移栽机构最具代表性;另外夹茎式取苗相对于夹钵式取苗对于轨迹的要求低;因此本文拟采用非圆齿轮行星轮系移栽机构,以夹茎秆的方式完成穴盘苗取苗并将幼苗投入到沟壑中。本文主要研究内容如下:1)分析了水稻夹苗式钵苗移栽的“8”字形轨迹特征;结合旱地穴盘苗移栽工作要求完成了旱地穴盘苗自动移栽机构的轨迹规划工作。2)通过非圆齿轮行星轮系运动机理分析,并建立了旱地穴盘苗夹苗式自动移栽机的运动学模型。3)基于移栽机的运动学模型,并结合MATLAB可视化编程,完成了移栽机构的反求优化设计软件的编写;并在此基础上获得一组可用于移栽机构结构设计的优化参数,以及满足移栽要求的轨迹和姿态。4)利用移栽机构优化设计参数,完成了移栽机构的结构设计,在Pro/e三维虚拟环境中建立了样机模型,并通过ADAMS软件的运动学仿真分析功能验证了理论模型的正确性和结构设计的合理性。5)制作物理样机,在课题组的相关试验台上完成组装、调试工作,利用高速摄影技术进行了理论轨迹与实际轨迹的对比分析,并以金鱼草穴盘苗为试验对象进行了取苗试验。