机械嫁接是一种集机械、自动控制于一体的新技术,有效地解决了苗木的手工嫁接效率低、劳动强度大、嫁接苗成活率低等问题。嫁接自动化技术在农业生产上的广泛应用,为林业专用嫁接设备的研究提供重要的方法。嫁接机通常由供苗机构、取苗机构、切削机构、嫁接接合机构和夹持物投放机构等部分组成。本文研究设计了基于劈接法的两种工作方式的油茶苗嫁接机器人,并通过建立机械系统的评价体系和评价指标,对油茶嫁接机机械系统优化选择,对今后嫁接机地深入研究具有借鉴和参考意义。采用Pro/Engineer三维设计软件以Top to Down的设计理念对基本机构进行设计分析,并进行运动仿真和干涉检查修正。砧木和穗木的切削采用了“一刀两用”的方法,提高了由于砧木个体差异而影响的嫁接接合精度,简化了机械结构。采用使用经济、易操作、保水效果良好的C型硅胶套管取代人工劈接作业中使用的铝箔条固定砧、穗木,提高嫁接效率和嫁接成功率。套管的输送采用了摩擦轮机构,提高了套管输送的可靠性。砧木、穗木搬运机械手是采用圆柱型坐标系原理设计的多自由度串联机器人。本研究采用Denavit-Hartenberg方法建立了相关数学模型,应用机器人运动控制理论、串联机器人操作手运动学等理论工具对砧、穗木搬运机械手进行了运动学分析,从而为机械手的运动控制提供分析的方法和手段。实验证明,该设计满足了油茶嫁接的要求。研究中针对传统PC机或单片机系统在控制过程中对工作环境要求高,可靠性低等问题,提出将PLC作为控制器用于油茶嫁接机控制系统。