我国是蔬菜生产大国,也是最大的蔬菜设施栽培国家,设施蔬菜栽培面积已达386万公顷,但连作障碍等制约其着发展。嫁接栽培技术是克服连作障碍的最有效途径。但随着现代化农业的发展以及农业劳动力的不断减少,嫁接生产迫切需要机械化及自动化的实现。国内外已研制出各类自动嫁接机型,但基本都基于单株幼苗嫁接,效率受到一定制约。为提高自动嫁接技术中的生产效率及自动化水平,本文茄科穴盘苗为作业对象,以提高其嫁接生产效率及自动化水平为目标,并保证一定的成功率为要求,开展了针对茄科穴盘苗的一次性整盘幼苗嫁接的机械及自动化系统的研究,研究的主要内容和研究结果如下:1.分析了合适的嫁接方式,采用套管法作为本课题的嫁接方法,确定了所选用的套管规格。2.对套管式嫁接法的机械化实现进行了实证分析,设计并优化了针对单株幼苗套管法嫁接的嫁接装置,试验得出该针对单株幼苗套管法嫁接的嫁接装置其嫁接成功率可达90%,验证了采用所选用的套管进行机械嫁接的可行性,进一步分析了采用所选套管进行整盘式机械嫁接的可行性。3.对全自动茄科穴盘苗整盘嫁接系统进行总体方案的研究设计,确定了其总的工作流程,对整个研究课题进行了多任务分配。4.对本课题嫁接系统中砧木与接穗夹持输送机构进行了研究设计,分析了穴盘幼苗在穴盘中的定位方式,研究采用了基于“笛卡尔式”与“极坐标式”结合的定位原理、以齿轮传动为机械原理的定位夹持装置,对关键部件进行了参数化设计与分析,进行了运动仿真及现场试验,试验效果良好,所设计的幼苗定位夹持装置可有效地对茄科穴盘苗在穴盘中进行定位并夹持。5.对茄科幼苗的切削性能进行了理论及试验分析,论证了采用滑切、斜切方式的优越性。以滑切、斜切的方式对全自动茄科穴盘苗整盘嫁接系统的切削机构进行了研究设计,采用“以一对六”的切削策略,对切削过程进行了参数化的理论分析,分析得出斜切角45度为本嫁接系统切削机构采用的切削斜切角。经试验验证所设计的切削机构可较好地完成对茄科穴盘苗的整盘切削工作。6.研究和设计了套管自动输送机构,设计了以振动盘、间歇出套装置为核心的套管自动出套装置,该装置可根据工作要求间歇输出用于嫁接的套管,出套成功率为100%。设计了套管整盘成套装置,实现了将套管产生符合穴盘规格的套管阵列的工作要求。研究设计了整盘取套装置,实现了将套管阵列从套管整盘成套装置里取出的功能。研究设计了套管夹持上套装置,可将所取的套管阵列进行夹持约束,并有效插入砧木,实现最终的嫁接固定的功能。7.基于欧姆龙CP1H系列PLC为主控制器对嫁接系统的控制系统进行了研究设计,搭建了嫁接系统的自动控制系统,应用模块化编程技术,设计了嫁接系统的自动控制程序,并对核心功能进行了说明分析。8.对全自动茄科穴盘苗整盘嫁接系统进行了嫁接试验,试验表明,嫁接系统的嫁接生产效率可达2000株/小时,嫁接成功率为70%,基本满足设计要求。