水稻钵苗宽窄行机械移栽依靠移栽机夹取单钵(带营养土块)秧苗,按宽行与窄行间隔栽插的方式进行作业。该移栽方式综合了钵苗移栽与宽窄行移栽二者的优势:取苗过程对秧苗根茎伤害小,无缓苗期,宽窄行栽插有利于秧苗根茎的通风及透光,增强抗倒伏、防病害能力,提高稻米的品质和产量。然而目前市场缺乏成熟的水稻钵苗宽窄行移栽机械,只能依靠人工来实现钵苗宽窄行移栽,作业效率低、劳动强度大,难以实现移栽方式的大范围推广,限制了水稻品质与产量的提高,制约了我国水稻种植机械化的发展。钵苗宽窄行移栽是由农艺专家根据我国水稻种植要求提出的一种移栽方式,需要通过自主创新才能解决水稻钵苗宽窄行机械化移栽的问题。而为了与现有钵苗育秧盘及育秧流水线配套,则要求不改变现有水稻钵苗移栽机移箱机构、传动部件及秧箱结构,因此实现钵苗宽窄行移栽的关键在于提出一种能实现宽窄行作业的钵苗移栽机构。本论文以空间行星轮系钵苗宽窄行移栽机构为研究对象,通过理论分析和实验验证的方式研究机构的运动学特性,优化机构参数,获得一种能够满足“直取苗”等优化目标的钵苗宽窄行移栽机构。论文主要研究内容及结果如下:(1)研究国内外钵苗移栽机和空间行星轮系分插机构的工作原理,分析一般单自由度两级行星轮系机构运动特点,提出一种面向给定轨迹的不等速行星轮系机构的求解方法,并利用D-H变换矩阵理论建立其运动学模型。(2)根据机构传动要求,进行了空间行星轮系机构构型的综合,选用非圆柱齿轮和圆锥齿轮组成空间不等速传动行星轮系,并将其应用于直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构中。分析钵苗宽窄行移栽技术要求,初步确定了移栽机构理想静轨迹曲线。(3)根据移栽技术和机构运动姿态要求,给出钵苗宽窄行移栽机构的九个优化目标,并建立其与机构参数间的函数关系,利用Matlab中GUI平台开发移栽机构的人机交互优化软件,优选出一组满足移栽要求的机构参数。(4)完成了移栽机构的结构设计、三维模型构建和虚拟样机运动学仿真试验,分析了移栽臂运动姿态、尖点轨迹和速度曲线并与理论数据比较,验证了结构设计的合理性。(5)完成了移栽机构的物理样机加工,进行了基于固定试验台的机构运动学试验,利用摄像设备和图像分析软件测定移栽臂末端点正向、侧向运动轨迹和机构优化目标参数值,试验结果满足移栽技术要求,验证了机构求解方法、优化方法的正确性。