水稻钵苗移栽技术是我国水稻生产上的一项新的增产栽培技术，目前主要采用抛秧和钵苗行栽作业，未能实现精准移栽。随着机构学理论、技术与应用的发展，空间连杆机构具有结构简单、控制容易、运动连续以及可实现空间复杂运动轨迹等特点，而成为各类运动机构研究领域的新热点。本课题结合国家“十五”科技攻关项目“水稻高速种植机械研究”子课题“水稻钵苗有序栽植机械研究”，探讨空间连杆机构在农业机械研究上的应用，利用封闭链空间连杆机构，解决具有复杂轨迹要求的水稻钵苗精准栽植问题，研究开发一种机械手式水稻钵苗精准移栽机构，以实现水稻钵苗的精准移栽作业。研究成果对提高水稻种植机械化水平，促进水稻生产的发展，具有重要的现实意义和理论研究价值。 课题从空间连杆机构的基础理论分析入手，通过对水稻钵苗物理力学特性试验结果分析，根据实际农业中钵苗移栽技术要求，提出了实现水稻钵苗精准移栽的、基于空间机构的水稻钵苗精准栽植机构的技术方案；利用本课题建立了空间连杆机构的统一分析模型，并对其进行了理论分析：完成了该水稻钵苗精准栽植机械手机构的设计、参数优化、试制和试验工作；针对水稻穴盘育苗的特性和拔秧要求，设计了拨杆式秧苗夹钳装置；在关键部件理论分析和试验研究的基础上，完成了空间机械手式水稻钵苗行栽机的总体设计工作，并虚拟样机仿真。主要研究结论如下： 1.通过对水稻钵苗物理力学特性试验结果、国内外水稻钵苗的栽植技术和实际农业钵苗移栽技术要求的分析，确定了本课题的研究方案：结合空间机构的优点，采用最优的水稻钵苗机械手移栽技术，将空间连杆机构应用到水稻移栽技术上，设计一种单自由度水稻钵苗精准栽植机械手机构，使移栽秧苗的运动轨迹与农业技术要求的秧苗运动轨迹相似或逼近，保证水稻空间大范围内的精准、定点定量的移栽。 2.通过矢量旋转法对空间连杆机构建立统一的数学分析模型，以及MATLAB语言对空间连杆机构进行理论分析，为基于空间机构的栽植机构参数优化、轨迹规划、运动特性和受力分析提供前提条件。 3.通过对栽植机械手机构的结构设计、理论分析表明：基于可控空间变杆长RRRSR连杆机构的机械手栽植机构的尺寸参数选取合理，机构构型可行，实现了空间大范围内秧苗的定点定量移栽，且运动连续可靠，结构紧凑。 4.栽植机构的试验结果表明：秧苗的运动轨迹与农业技术要求的特定轨迹逼近，并严格具有拔秧工作段和插秧工作点；测量的秧苗运动轨迹坐标数据比理论分析的运动轨迹数据偏小，存在少许误差，分析其产生的因素有测量误差、制造误差和外力影响等。 5.通过对各种常见的机械手末端执行器的特点分析，完成了拨杆式单支点回转型夹钳装置的设计，由固定板、夹板、拨杆、翻转杆和垫圈等组成。该机构结构简单，体积小，质量轻，夹持安全可靠，适合夹持不同尺寸和形状工作的需要，实现了秧苗精确定量的夹取。 6.在各部件理论分析的基础上，完成机械手式水稻钵苗行栽机虚拟样机的设计。其性能检测结果显示：整机设计合理，结构新颖，具有结构简单，重量轻，操作使用方便，工作可靠等优点，且各项性能指标均达到或超过了设计指标，满足农艺要求。作业成本低，具有显著的社会经济效益，可大幅度减轻水稻移栽作业劳动强度，提高作业质量和生产效率。