育苗移栽技术具有诸多优越性，国内移栽基本以手工移栽和半自动移栽机为主，劳动强度大、效率低。移栽机器人的应用对改善作业者的劳动条件、提高作业效率、解决因劳动力不足带来的问题，提高我国移栽自动化水平具有非常重要的意义。本研究针对目前我国移栽机械中存在的问题和技术难点，综合运用机械设计、图像处理、自动控制等技术对移栽机器人中的穴盘苗识别与定位、自动取苗和穴盘自动输送定位装置等关键技术进行深入研究。主要研究内容及成果如下:　　(1)采用Pro/Engineer进行移栽机械臂三维设计，采用D-H方法建立移栽机械臂运动学方程，对移栽机械臂运动学的正逆问题进行求解;采用蒙特卡洛法计算移栽机械臂的工作空间，并在MATLAB中进行运动学仿真，验证了移栽机械臂结构参数的合理性;针对移栽作业过程进行了任务规划和轨迹规划研究。　　(2)在ADAMS中建立移栽机械臂虚拟样机，对移栽作业过程进行了仿真分析，可以直观地观察仿真过程中机械臂各个杆件的运动情况，得到了机械臂在移栽作业过程中的关节角度、关节角速度、关节角加速度及转矩随时间的变化关系，进一步验证了模型参数设计的合理性，为移栽机械臂的研制和控制提供理论基础。　　(3)搭建了移栽机器人机器视觉平台，完成了基于机器视觉的番茄穴盘幼苗识别与定位研究。发现对于番茄穴盘幼苗图像采用1.8G-1.5R-1.8B灰度化因子处理，经Otsu法分割效果最好。分割后的番茄穴盘幼苗图像中存在散落在幼苗叶片之外的孤立噪声，比较了数学形态法与单连通区域统计法的去噪效果，结果显示，后者具有更好的去噪效果。去噪后的图像采用单连通区域法统计幼苗叶片面积具有较高的精度。研究了移栽抓取点的定位方法，提出针对不同苗期的穴盘苗可分别采用形心法与中心法计算移栽抓取点的位置。经试验验证，该机器视觉系统对于番茄穴盘幼苗平均识别率为98.16％，平均识别时间为0.6688s。　　(4)构建了基于交流同步伺服电机，以同步带机构驱动穴盘运动的穴盘自动输送定位装置。通过位置控制系统结构分析，在对永磁同步伺服电机、机械传动机构分别建模的基础上，完成了整个位置控制系统的建模。穴盘输送装置位置控制系统采用三环PID控制策略，进行了三环PID控制参数的设计整定，提出了基于模糊PID控制的穴盘苗移栽机器人穴盘输送位置控制策略，通过仿真实验验证了算法的有效性。　　(5)构建了基于PC+运动控制器的开放式移栽机器人控制系统，该方式具有较高的灵活性，并且性能稳定，能够满足移栽机器人快速实现复杂的控制算法和控制实时性的要求。　　(6)提出穴盘输送装置位置控制混合闭环控制方案，利用固高GTS-800-PV运动控制器、安川伺服电机、光电编码器等部件搭建了穴盘输送装置位置控制系统。在研制的穴盘输送装置上进行性能试验，在穴盘输送过程中定位误差绝对值小于0.12mm，相对误差在0.2％范围以内，具有良好的位置控制性能。　　(7)针对传统移栽机末端执行器大多采用气缸或机械装置作为动力源，存在冲击大、结构复杂等问题，设计了一种以步进电机为驱动源的变形滑针式末端执行器。通过调节步进电机的转动速度、转动方向和转动角度，能够实现对变形滑针的移动速度、移动方向和插入苗钵深度的控制，系统工作平稳、控制方便，能够满足自动移栽作业的要求。