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。