随着科学技术的发展和社会的进步,机器人已开始应用农业领域。移栽机械臂用来代替人工取苗放苗的重复性的屈伸劳动,解放劳动力,实现自动化。移栽机械臂的控制系统的设计不仅具有普遍的工程意义,还具有深入的理论意义。针对三自由度移栽机械臂,提出了基于单片机的控制系统的解决方案。系统控制器利用单片机为控制核心,驱动各个关节的直流伺服电机,同时监控电机的位移编码器。针对三自由的移栽机械臂,采用Denavit-Hartenberg参数法建立了连杆坐标系,求出了移栽机械臂的运动学方程。进行正向运动学分析,验证运动学方程。根据移栽机械臂工作地特定工作功能,得出末端执行器的位姿,进行反向运动学分析,然后求出了三个关节变量的值。根据移栽机械臂的正向和反向运动学分析的数据,对机械臂进行了运动轨迹规划。由移栽机械臂特定的工作功能的要求对轨迹规划的要求,采用了三次多项式的轨迹规划方法。求出了三个关节变量的运动轨迹函数。移栽机械臂的控制器设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计是基于FREESCALE公司生产的MC9S12D系列16位的MC9S12XDP512单片机为控制核心,驱动直流伺服电机采用驱动芯片LMD18200。而软件设计就是根据移栽机械臂的正向和反向运动学分析和轨迹规划计算出的关节运动参数发送给每个关节的驱动直流伺服电机,驱动移栽机械臂完成其功能要求。在MALTAB/Simulink中的SimMechanics模块中,对轨迹规划的方法进行了仿真,以验证合理性。仿真结果表明,三自由度移栽机械臂运动学模型和轨迹规划算法的合理性和正确性。在特定点的姿态符合要求,运动过程中运行轨迹平稳,对直流伺服电机没有大的冲击。最后,还要对本系统控制器的硬件和软件设计做了验证实验。移栽机械臂系统控制器的硬件和软件的验证实验表明,其硬件和软件设计符合要求,并且其运动轨迹达到了预想的要求。