水稻钵苗移栽具有不伤苗、无缓苗期等优点,因此钵苗移栽是用来提高水稻产量的重要方式。移栽机构作为移栽机械的核心工作部件,模拟人工将秧箱上的苗取下并栽插到泥土中,其作业时的移栽轨迹和姿态将会直接影响栽植苗的质量与产量。随着移栽理论的发展,移栽的农艺要求和机构作业动作的复杂性逐渐提高,一些复杂的移栽轨迹相继被提出。对于复杂的移栽轨迹,目前应用较多的单行星架两级传动结构已经难以实现了。为系统地得到能实现复杂轨迹的轮系式机构,首先通过对双色拓扑图进行结构综合与筛选,然后对特定的移栽机构进行反求设计。本文的主要内容如下:1.首先分析轮系式移栽机构的研究背景,阐明单行星架移栽机构的局限性。之后对拓扑图同构判别、结构综合与轮系式移栽机构的现状进行论述。然后提出通过拓扑图的结构综合与筛选来得到新的移栽机构,并确定本文的研究内容和技术路线。2.基于对点的赋值与重新赋值的方式,提出单色拓扑图和双色拓扑图的同构判别方法。对判别方法的原理、所有同构对应方式的作用等进行详细说明,通过判别实例对判别方法进行阐述,并编写相应的判别程序。通过排列组合的方式对双色拓扑图(异构但运动学相同)的功能同构进行判别。3.分析双色拓扑图的结构,得到拓扑图点数与边数的关系,通过胚图插点的方式对所需的单色图进行综合。在单色图的基础上,通过加粗边以及标注字母层的方式对双色图进行综合。根据移栽机构的结构特性,提出双色图的筛选标准,对所得的双色图进行筛选后得到适用于移栽的双色拓扑图。4.选取一个筛选得到的双色图进行移栽机构的反求设计。根据选取的型值点用三次B样条曲线拟合得到移栽轨迹,通过四杆复演的反求方法,得到机构的总传动比曲线。通过对比研究发现现有的单行星架机构无法反求实现拟合的移栽轨迹,说明双行星架机构能实现更复杂的轨迹。根据移栽机构的结构对总传动比进行分配,得到各个齿轮的节曲线。5.根据设计参数,用Solidworks建立移栽机构的三维模型,通过中间格式导入到ADAMS中,对模型处理后仿真得到夹片尖端的移栽轨迹。通过3D打印完成样机的零件,装配完成后进行试验并通过摄像机捕捉得到夹片尖端的移栽轨迹,对比理论轨迹、虚拟仿真轨迹与试验轨迹,验证理论分析的正确性与结构设计的可行性。