移栽机械是一种将作物从苗盘移栽到田地里的装备,而移栽机构作为其核心部件用来替代人手完成取苗、送苗、植苗等一系列动作,具有降低成本,减轻劳动强度、提高生产效率等优势。周转轮系式移栽机构因其作业效率高、振动小而被广泛应用于移栽领域。由于作物种类、种植模式具有多样性,需要不同的机构去完成适合特定幼苗移栽所需的动作。突破这一问题的关键是摆脱传统周转轮系移栽机构的结构限制,综合新的机构构型,设计结构合理且在运动轨迹和姿态上具有更大潜力的周转轮系式移栽机构。本论文围绕周转轮系式移栽机构的系统设计方法展开研究:提出平面运动链相似点识别和同构判别方法,改进了周转轮系双色图综合方法并实现拓扑图到功能图的转换,提出周转轮系式移栽机构的优选方法并对具有移栽可行性的拓扑图进行筛选,以需要空间运动轨迹的取栽一体式的水稻钵苗移栽机构为应用背景,进行机构遴选、参数优化、结构设计、仿真分析,样机研制与试验。本论文的主要研究内容与结果如下:（1）针对构型综合过程中的同构判别问题,提出平面运动链相似点识别和同构判别方法,包括判定逻辑、编号规则和判定程序。对10构件、15构件、21构件、28构件单铰运动链进行同构判别验证。实现8构件胚图、42构件单色图、6构件双色图、28构件多色图的相似点识别和同构判别。（2）针对如何快速高效综合获得周转轮系双色图的问题,本文改进了综合方法。通过加入最长二元链的筛选条件改进基于胚图插值法的周转轮系单色图综合方法,获得5构件（5,7）与6构件（6,9）周转轮系单色图;在增加虚拟点基础上运用相似点判别法进行周转轮系拓扑图的功能同构判别;编写计算机程序,获得异构的5构件（5,7）分层双色图;通过对周转轮系运动链拓扑图的复铰树特征矩阵提取、组合变换与齿轮副矩阵重组进行功能同构枚举研究。由此根据设计要求（自由度与构件数）开展周转轮系构型综合研究并最终获得双色图。（3）针对周转轮系构型综合过程中依靠经验实现双色图到功能图的转换,容易出现可行轮系遗漏的问题,提出周转轮系功能图生成方法:提取基本环,完成码值矩阵描述并获取基本环功能图,基于基本环组合矩阵完成基本环功能图的全部匹配,并根据同轴原则与码值矩阵建立系统化的周转轮系的功能图谱。编写计算机程序实现5构件周转轮系功能图的生成。（4）针对移栽机械工作特性要求,提出周转轮系式移栽机构的优选方法,以双色图点的功能作为筛选条件对4、5、6构件周转轮系双色图进行筛选,获得具备移栽可行性的周转轮系构型图谱。提出考虑齿轮数、行星架数、拓扑图层数的移栽潜力判别式。提出基于距离矩阵的判别移栽机构紧凑性的方法。由此,实现周转轮系式移栽机构构型优选。（5）以需要空间运动轨迹的取栽一体式的水稻钵苗移栽机构为应用背景,根据移栽作业动作和姿态要求,提出一种大环扣、直夹苗式的双行星架宽窄行Z字形水稻钵苗移栽机构。建立优9个优化目标与机构参数间的函数关系,编写参数优化软件,获得实现钵苗宽窄行移栽的理想轨迹与移栽机构参数。（6）在获得移栽机构参数基础上,设计双行星架Z字形宽窄行水稻钵苗移栽机构并进行仿真分析与样机试制,在试验台架上利用高速摄像技术开展机构运动学特性（轨迹形状姿态）检测,试验结果符合水稻钵苗移栽要求,验证所选构型的可行性与设计方法的正确性。