在稻田生态系统中,杂草与水稻争夺生长空间、肥料养分、光照、热等资源,是影响水稻产量下降和品质降低重要原因之一。有效的控制杂草生长是水稻生长过程中的重要环节。施用化学除草剂是目前应用广泛的一种杂草防控方式,长期、大量、高频的施药会造成杂草抗药性、药害、环境污染等负面问题。为此,大力发展机械除草是保证农业可持续发展的关键。然而,在实际作业中,苗带弯度变化引起除草执行部件伤苗问题,严重制约了机械除草技术的发展。因此,开展稻株识别与定位技术研究,对除草执行部件的作业路径实施差异化的调控,实现避苗机械除草是十分必要与迫切的。根据水稻与杂草在除草期内的生理特点,提出触觉方式实现稻株识别与定位,进而获得避苗调控量;在此基础上,构建四杆机构的液压调控系统,完成基于触觉感知的自动避苗控制系统;并针对该系统,设计了一种适宜横向调控作业的刚-柔复合式除草轮。将感知、控制及执行等关键技术集成实现自动避苗机械除草,并对工作性能进行了土槽试验,验证了该避苗技术的可行性。主要研究内容及结论如下:（1）进行了避苗调控量感知系统的研究,分析了除草期内稻株和杂草的生理特性差异,提出了利用弯曲传感器作为感知梁对稻株进行识别、定位的条件;对除草期水稻基茎部抗弯力进行了测试,获得了相应稻株识别的基础数据;通过稻株与感知传感器的力学分析,确定了避苗调控量测量装置的结构参数,并搭建了标定平台,根据标定数据拟合了测量装置前、后排弯曲传感器的弯曲量与横向偏量的函数关系,为避苗控制系统提供了基础数据。（2）进行了避苗控制系统研究,根据水田机械除草避苗原理,设计了一套四杆液压调控系统;通过对调控机构的建模分析,确定了拉杆长度L=200mm,拉杆间距为a=1000mm,左右最大横向调节角度为α=30°,最大横向调节量为h=100mm,并建立了液压杆伸缩量与横向避苗调控量的数值模型,为除草执行部件作业路径调控提供了决策。（3）进行了刚-柔复合式除草轮的设计,根据机械除草原理及实况,选择刚性除草轮背切面弧线为阿基米德螺线,并确定了最佳比例常数K=31;利用MATLAB软件求解出切削刃最优滑切角λ=67;采用ADAMS View运动学仿真软件对刚性除草轮进行运动学仿真分析,获得单除草刀片的除草宽度为62mm,计算除草刀片最优布置数量为N=11。在此基础上,针对刚性除草部件作业特点,设计了主动式柔性除草部件,并确定了其相关参数。（4）针对自动避苗系统,进行了土槽性能试验,选取除草率和伤苗率为试验指标,以除草深度、柔性除草轮转速及行进速度为试验因素,进行了三因素三水平的正交试验。结果表明:当除草深度为60mm,柔性除草轮转速为2r/s,行进速度为0.6m/s时,除草率达到82.5%,伤苗率为3.5%,达到了水稻除草的农艺要求。