白芦笋为多年生草本植物,其所含人体必需的蛋白质、维生素、氨基酸及碳水化合物比普通蔬菜高五倍以上,有“蔬菜之王”的美誉,又因其营养丰盛、皎白如玉,又有“白色的黄金”之称。当前世界白芦笋产业正处于由发达国家向发展中国家转移阶段,我国已成为主要承接地,经过逾20年的发展,中国白芦笋产业已发展成为具有竞争优势的新兴产业,白芦笋生产无论是面积还是产量,均居世界首位。同时,随着经济社会的发展,我国成为日益重要的白芦笋消费市场。长期以来国内外的白芦笋采收一直以人工为主,劳动强度大、人工成本高、规模化程度低。因此研制白芦笋选择性采收机器人对提高我国白芦笋产业的规模化和产业化程度,提升我国智能化农业水平,实现农业现代化具有重要意义。本文针对成熟期白芦笋采收问题设计一种适用于白芦笋选择性采收机器人的控制系统,本课题具体的研究内容如下:首先根据系统要求将白芦笋选择性采收机器人控制系统划分为上下位机两部分,上位机硬件系统主要包括机器视觉系统和主控模块,主要进行白芦笋种植区域的图像采集与分析工作。下位机硬件系统主要包括STM32控制器、采收执行子系统和自走子系统,主要实现对白芦笋的采收工作与机器人整体移动。通过分析采收过程中的视觉需求,搭建合适的机器视觉系统并进行相关硬件选型。通过对下位机系统的功能分析,对下位机控制系统关键硬件进行选型并研究其工作原理。其次,在自然生长环境下的白芦笋所处的环境十分复杂,复杂的土壤背景及目标区域面积小等问题无疑给机器视觉识别与定位带来了极大的困难,本研究首先对拍摄相机进行标定并对采集到的图像进行校正以满足后期图像处理的精度要求。借助图像处理技术,提出一种基于RGB三分量的图像阈值分割算法,对土壤背景及干扰物进行初步处理。提出一种基于轮廓信息的图像处理算法,对轮廓进行似圆度和面积检测,并对轮廓进行感兴趣区域信息提取并进行基于灰度共生矩阵的纹理特征检测,从而确定白芦笋笋尖所在的轮廓区域,进行轮廓中心点提取得到笋尖对应的像素坐标信息。最后,按照模块化的思想,根据系统功能要求分别进行基于工业PC的上位机控制系统和基于STM32的下位机控制系统的软件设计并进行联合调试。建立一个坐标转换模型得到像素坐标系目标坐标点对应的世界坐标系中采收机器人末端执行器的移动距离,提出一种路径优化算法应用于白芦笋收获过程,提出一种同步控制技术应用于末端执行器定位过程,按照上下位机系统间的通信要求制定了基于RS232的通信协议。对白芦笋选择性采收控制系统进行软硬件联合调试,并对调试结果进行分析,进行大量采收试验得出白芦笋的识别准确率及采收定位精度,分析误差来源,验证了白芦笋选择性采收机器人控制系统方案的可行性。