中国是一个农业大国,许多农作物都需移栽来种植,如水稻、烤烟、辣椒、棉花和番茄等。其中水稻移栽基本实现了全自动机械移栽,其它作物目前还是以人工作业为主,半自动为辅。半自动移栽机受到人工喂苗速率的制约,作业效率较低,投入产出比低,因此其应用受到制约。目前移栽机主要结构形式有:吊篮式、钳夹式、链夹式、挠性圆盘式和非圆齿轮行星轮式等。上述机型都是针对特定作物及移栽农艺要求进行移栽轨迹的设计,当作物或农艺要求发生变化,移栽轨迹与理想轨迹就会产生偏差,使移栽质量受到影响。若调整移栽轨迹,则机具的结构需要重新设计,工作量大、生产制造周期长。本文提出一种极坐标式栽植机构,即直线移动与摆动复合的机构,两运动由步进电机驱动,通过PLC控制机构运动轨。根据作物和移栽农艺的变化,通过修改PLC的控制程序来改变移栽轨迹,不需要对机械结构进行任何修改,适用于不同作物,不同移栽农艺要求。该机构可以完成取苗、送苗、栽植和回程一系列动作,自动化程度高,灵活性高,结构简单。本文以烟草为特定研究对象,对基于PLC的烟草移栽试验台进行设计与试验,主要的研究内容和结论如下:(1)根据中国烟草移栽的农艺要求,设计了一种理想的移栽运行轨迹,确定该轨迹形成的原理与机械结构。(2)应用Solidworks软件对移栽试验台进行设计;根据设计资料,加工出移栽试验台的物理样机。(3)应用Adams软件对移栽试验台进行运动学仿真分析,得到移栽试验台上夹爪指定点的相对运行轨迹、绝对运行轨迹、速度曲线和位移曲线,对其进行分析,验证移栽试验台设计的合理性。通过模拟运行两种已有栽植机构的运行轨迹,验证本文设计的移栽试验台的灵活性。(4)应用PLC的编程软件GXworks2软件对控制程序进行设计和编写,再完成对控制系统中所需硬件的选型配置和调试,确定控制系统设计的合理性。(5)对移栽试验台进行高速摄像,得到实际运行轨迹。与理论运行轨迹和仿真运行轨迹对比,结果表明,三条轨迹基本吻合,物理样机可以实现预期技术要求。综上所述,本文设计了由PLC控制运行轨迹的烟草移栽试验台,通过对栽植机构的工作状态进行高速摄像,获得运行轨迹进行分析,验证了其原理的合理性与结构的可行性。相比于现有移栽机构,本文所设计的试验台能更精准地实现移栽轨迹特殊要求,对提高移栽质量具有重大意义;可根据不同作物和不同农艺要求编写相应的程序对其运行轨迹进行修改,灵活地适应不同的移栽要求。本文为提高移栽自动化发展奠定基础,为全自动移栽机的进一步发展提供参考依据。