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随着中国城市化进程的加快,城市园林绿化建设也在逐步推进。盆栽花卉因其观赏价值高,常用于装点节日和美化环境。同时因其短实效性,盆栽花卉具有极大的市场需求。盆栽花卉的主要种植方式为穴盘育苗,即用精密播种机将种子定量地播于穴盘中。当秧苗在穴盘中生长到一定大小时,将秧苗从穴盘移入到花盆中,此过程称为“盆栽”。这种栽培方式可以提高花卉幼苗的成活率,保持作物品质的统一。但是同时也存在人工盆栽工作量大、劳动强度高且工作效率低等急需解决的问题。综上所述,研制出结构简单、成本低、能够广泛应用的高效轻简化花卉盆栽机构,对解放劳动力、实现花卉盆栽机械化具有重要的意义。目前,以荷兰为首的发达国家研制的花卉盆栽装备处于国际领先水平,其仿造经济作物田间移栽装备的技术和结构。这种装备结构复杂、成本较高,主要应用于大型集约化农业生产模式,与国内现阶段设施农业生产模式适应性差。国内研发的盆栽装备结构多与国外装备相似,其复杂性限制了成本的降低。基于上述问题,本文借助课题组的优化设计平台,将非圆齿轮行星轮系和装有取苗装置的盆栽臂相结合,设计了一种回转式一串红盆栽机构,该机构可实现将一串红钵苗无损地移入到花盆中。为了确定机构的结构参数,建立了盆栽机构的理论模型,并在此基础上编写了盆栽机构的优化软件,在软件中优化得到一组满足盆栽机构工作要求的参数。根据优化得到的参数,在CAD中完成了机构二维模型的设计并在UG中完成了三维模型的建立和装配。本文的具体研究内容如下:(1)分析国内外盆栽机构的研究现状,针对现有的盆栽机构存在的结构复杂、机电控制成本高等问题,本文提出了一种回转式一串红盆栽机构。该机构应用非圆齿轮行星轮系结合装有探出式取苗装置的盆栽臂,可实现一般回转式移栽机构不能达到的盆栽轨迹和姿态要求。(2)介绍了一串红盆栽机构的工作原理。将取苗装置作为盆栽臂的一部分考虑,进行盆栽机构的运动学分析,建立盆栽机构的理论模型,对盆栽机构取苗片尖点的位移、速度和加速度进行理论上的分析计算。(3)确定了盆栽机构所需满足的多个优化目标,应用计算机辅助分析方法解决盆栽机构多目标、多参数的复杂优化问题。在上述建立的盆栽机构理论模型的基础上,借助VB平台,开发盆栽机构优化软件,介绍了软件中的各项功能,分析盆栽机构各个参数的变化对取苗片尖点轨迹的影响,最终优化得到一组满足盆栽要求的非劣解。(4)根据上述优化得到的盆栽机构的参数,对盆栽机构进行结构设计。首先确定盆栽机构的整体结构布局,应用AutoCAD对盆栽机构中的零部件进行设计,并确定盆栽机构的初始安装位置。(5)应用NX8.0软件完成了盆栽机构中传动齿轮的成形,以及盆栽机构中各零件的三维建模,并完成了盆栽机构虚拟模型的装配。将装配好的模型进行干涉检测,为后续盆栽机构物理样机的试制做准备。(6)借助3D打印技术,实现了回转式一串红盆栽机构物理样机的快速成型,并完成了物理样机的装配。设计了盆栽机构的高速摄影试验,拍摄盆栽机构的运动过程,得到取苗片尖点的轨迹,并与盆栽机构的理论轨迹进行对比,验证设计的正确性。最后在试验台上完成了盆栽机构的取苗试验,验证了盆栽机构的可行性。