针对现有的葫芦科幼苗半自动嫁接设备自动化程度较低的问题,本文开展葫芦科顶插接法自动接合装置研究。本文首先根据顶插接法的农艺要求,设计了一种能完成各种接合动作的终端机构,基于计算机视觉技术实现了非接触的嫁接苗嫁接参数识别,并根据识别结果实现接合机构各种动作的视觉伺服控制。本文的创新点为:基于计算机视觉的嫁接参数识别定位方法,实现嫁接苗生长点、苗茎宽度以及子叶旋转方向的高精度识别与定位,并设计了一种多功能的旋转嫁接终端,大幅度缩小了设备体积。本文的研究工作主要有以下几个方面:（1）葫芦科嫁接苗视觉识别方法研究。为了能快速且精确地识别葫芦科嫁接苗的生长点、苗茎宽度、子叶旋转方向等主要嫁接参数,本文首先构建了可以获取嫁接苗的俯视图像与侧视图像的图像采集系统,其次,由于主流的基于卷积神经网络的图像处理技术在本文所述条件限制下,在速度、精度方面均不占优势,且因此本文采取了一种基于目标像素的有序轮廓链提取方法,并基于这一结果,对俯视图像进行切线角提取,对侧视图像进行单像素骨架提取,最后根据这两个结果分别实现嫁接苗生长点、苗茎宽度以及子叶旋转方向的识别。结果显示,俯视图像的生长点定位最大误差为3个像素,平均误差为0.3个像素,子叶旋转角度最大误差为8°,平均误差为4.35°。侧视图像苗茎宽度测量平均误差为0.118)8),最大误差为0.28)8)。（2）顶插接法结合装置设计研究。以顶插接法农艺流程为参考,针对接穗苗二次切削、砧木苗去正常点、插嫁接孔、接穗苗与砧木苗结合这四个步骤设计了对应的装置,并将后三个装置集成为多功能嫁接旋转终端。为了使上述多终端相互配合,设计了终端载体驱动装置,并设计了可以提供足够扭矩的转动关节用以控制多功能旋转终端的运行,力学分析结果表明该关节在末端处最大可以提供727的力,符合装置运行时的需求。最后对该装置进行了运动学分析。（3）顶插接法结合装置的控制与实验。针对第二部分所设计的顶插接法结合装置,构建了对应的控制系统,在此基础上,将第一部分所得的生长点定位结果转化为实际坐标,经实验,三个方向上的定位误差均小于18)8),其平均误差为0.468)8)。随后对顶插接法结合装置进行了控制参数提取与精度实验,实验结果表明,装置的两个移动关节运动时平均误差为0.028)8),最大误差为0.058)8)。装置的两个转动关节运动时的平均误差分别为0.002°和0.02°,其最大误差分别为0.003°和0.03°。最后实际嫁接的情况下,以插嫁接孔的位置与深度作为判断依据,对顶插接法结合装置进行了运动控制精度实验,结果表明该装置的预期起止位置与实际起止位置的误差最大值为0.88)8)与0.38)8),其平均误差分别为0.4148)8)与0.1418)8),嫁接孔深度的实际长度与预期距离最大误差为0.778)8),平均误差为0.227mm。