目前蔬菜大棚中多采用人工除草,但该方式存在成本高、工作强度大等缺点不适宜大规模工作环境;使用农药虽然能有效抑制杂草和害虫,但会破坏种植环境。另一方面,由于技术方面的局限性导致物理除虫方式未能得到广泛应用。因此,需要研发出一种适用于蔬菜大棚的农业装备来满足大棚田间的除草除虫工作。本文根据项目需求并结合课题组自主研发的除草除虫机器人样机,设计出一种适用于蔬菜大棚的除草除虫机器人控制系统,能够使机器人实现自主导航与定位、机械除草除虫等功能,主要研究内容包括以下几个方面:(1)设计机器人控制系统总体方案。本文以DSP2812微处理器、磁传感器、二维码识别器、轮毂电机、线性模组以及机械爪为主要硬件平台设计了除草除虫机器人的控制系统,该系统包含机器人移动平台控制系统与除草除虫控制系统两大部分。(2)在自主导航研究方面,使用模糊控制方法保证机器人在直线路径情况下的寻迹能力。本文根据磁传感器与磁条的相对位置,设计了以偏差和偏差变化率为输入、被控电机的PWM占空比差值为输出的模糊控制器。通过采集到的磁信号,主控制器可根据所设计的模糊控制器实现纠偏控制。(3)在除草除虫研究方面,采用线性模组和爪式末端执行器结构完成杂草害虫的清除工作。通过控制器产生脉冲控制线性模组各轴联动运动使安装在线性模组上的机械爪能准确到达指定坐标位置。(4)论文开展了机器人各部分功能阶段性试验并对相关试验结果进行了分析。试验结果表明:该机器人在自主导航行走时速度较为稳定,直线路径跟踪偏差小于40mm,且通过二维码信号能实现定位及原地转向功能;在有效工作范围内线性模组X、Y轴的定位精度误差在1mm之内,Z轴定位精度误差小于7mm;此外,机器人在室内试验场地能成功实现机械除草除虫方式,基本能实现预期动作,具有一定实用性。