清林抚育工作是林业生产过程中十分重要的环节,为了提高割灌机自动化、智能化水平,实现在林场中的自动化工作,降低割灌机驾驶员的工作强度,减少割灌机操作中的重复劳动,并有效解决因人为判断失误或者操作失误造成的幼木损伤问题。本文通过对桉树人工林场作业环境以及割灌机作业情况的分析,提出了通过激光雷达识别技术,获取林场树木二维特征信息,建立林木信息识别系统。通过对割灌机运动学分析建模,旨在分析有效的割灌机控制策略。结合识别系统提供的有效稳定的树木信息,构建割灌机运动控制系统。本文的主要研究内容有以下几点:1、通过对实验室现有割灌机样机进行分析,以及以往对于二维激光雷达测量的研究,选择采用现有的二维激光雷达进行树木特征提取系统搭建。2、对于林场获取的二维激光雷达点云数据,采用多种滤波方案对其进行数据预处理,结合实际数据情况,选用合适的点云数据处理方案。为了有效区分激光雷达点云数据,采用了多种点云分割方案,并对比了点云数据的分割效果。对于分割出来的目标,为了有效区分树木与灌木杂草,提出对目标进行圆拟合。通过对树木识别提取位置信息为割灌机的运动控制提供了数据支撑。3、针对人工桉树林行株距一般按照一定的种植规律,同时分析了林场割灌中大量采用横摆割灌方式,提出了在桉树行间可以对割灌机横摆割灌方式实现智能控制。为了实现智能控制,首先对割灌机进行运动学建模,获取割灌机执行装置与液压缸长的关系,为割灌机的精确控制提供理论依据。针对割灌机横摆式割灌过程中的底盘控制问题,提出采用二维激光获取行间立木位置信息,为底盘方向控制提供参数。针对横摆式割灌过程中的轨迹规划问题,提出采用割灌机回转角度控制的方式,将立木行间距离匹配割灌机作业半径,获取回转机构的偏转角度作为角度控制范围。为了解决割灌头轨迹规划中立木碰撞的问题,提出采用立木距离和方位角关系的控制方案。通过实验验证了激光点云数据处理方式的有效性,所提出的分割算法和拟合算法能够有效的应对提取和识别目标。通过Matlab仿真实验验证了割灌头的轨迹控制运动模型和避障方法的有效性。并联合Matlab与V-rep软件设计了割灌机仿真控制系统。