我国是蔬菜大国,而甘蓝是我国主要的蔬菜种植作物之一,在我国蔬菜种植面积中位列第三,在全球中位列首位。育苗移栽是当前蔬菜种植的主要方式,但目前针对甘蓝钵苗配套的自动移栽机械的研究较少,而末端执行器是全自动移栽机械的关键部件,对取苗质量有着重要的影响,当前很多学者对末端执行器进行了针对性的研究,但主要针对一种规格穴盘进行应用,不易同时满足多种规格穴盘作业的要求。因此,本文针对现有取苗末端执行器取苗针间距固定、适应性差,难以实现按需调整以适应移栽过程中不同规格穴盘钵苗取苗的问题,设计了一种插入针间距可调的针式取苗末端执行器。并通过查阅文献、甘蓝钵苗生长特性与力学特性分析、机构设计、EDEM单因素仿真试验、正交试验等方法,对取苗末端执行器进行系统研究。主要研究内容与成果如下:(1)对甘蓝钵苗进行了育苗试验,分析了其生长特性,得到不同苗龄下72穴、128穴和200穴规格穴盘钵苗的径粗、株高和根钵形成情况以及苗株倒伏情况,确定了试验用苗为72穴盘幼苗,苗龄40 d;128穴盘幼苗,苗龄30 d;200穴盘幼苗,苗龄20 d,在均已形成根钵的前提下进行取苗试验研究。(2)对甘蓝钵苗的力学特性开展了试验研究。通过取苗针的插入、拔出阻力试验,得到了不同含水率水平与不同插入、拔出速度下的最大插入、拔出阻力;通过钵苗取苗力试验得到了不同含水率下的最大取苗力;通过甘蓝根钵的提取破坏试验,得到了不同含水率水平下的提取力的大小;通过甘蓝根钵压缩试验,得到了三种含水率下的压缩特性,并通过压缩破坏试验,得到了根钵破坏特征。(3)对取苗末端执行器进行了结构设计与参数确定。对气动、电动、电磁式三种常见的驱动形式进行分析,确定末端执行器驱动部件为电动推杆;对不同规格穴盘的钵苗进行取苗针适应性试验,确定了不同穴盘钵苗所对应的取苗针直径;对两种作业方式下的取苗针进行对比分析,确定了作业方式为四针向心式;对末端执行器结构参数进行设计,并在取苗针对根钵提取瞬间进行受力分析,确定了各机构间的参数关系。(4)确定了评价指标为根钵完整率、取苗失败率,确定试验因素为取苗加速度、穴盘规格、根钵含水率、插入边距比。并使用EDEM软件对钵体模型进行单因素提取试验,得到取苗加速度最优水平范围为0.1~0.5 m/s~2,插入边距比最优水平范围为10%~20%,穴盘规格单因素仿真结果差异不大。(5)对甘蓝钵苗取苗末端执行器进行性能试验。由极差分析结果表明,影响根钵完整率的各因素最优水平组合分别为加速度0.1 m/s~2、边距比15%、根钵含水率56.2%、穴盘规格72穴,影响取苗失败率的各因素最优水平组合分别为穴盘规格128穴、加速度0.1 m/s~2、根钵含水率56.2%、边距比10%。通过综合加权法得到各因素对评价指标的优选参数组合分别为加速度0.1 m/s~2,根钵含水率56.2%,穴盘规格128穴,边距比15%,并进行了验证试验,试验结果为根钵完整率97.93%,取苗失败率0.81%。