除草是水稻生产中一个必不可少的作业环节。针对我国农业人口老龄化、农村空心化的现状,机器人除草方法相对于化学除草方法更利于农业的可持续发展,是未来除草技术发展的趋势。踩踏式除草利用机器人在行间往复运动对杂草进行踩踏、切割、掩埋,同时机器人行走时产生的浑浊泥,抑制水中杂草的光合作用,且沉积后覆盖株间的杂草上,破坏杂草的生长环境,达到消除行间和株间杂草的目的。机器人的参数对除草效果有很大的影响,优化踩踏式除草机器人结构,评价其除草效果可以为机器人的设计提供依据,有着重要的应用意义。本文在分析国内外除草机器人研究现状的基础上,首先针对第一代踩踏式除草机器人存在的问题,对结构进行优化设计;然后建立了除草过程的有限元模型,包括机器人的有限元模型,水田土壤的有限元模型;研究了踩踏过程中土壤-水之间的动态行为,流固耦合特性;分析了水田除草性能的评价方法,仿真分析了机器人移动速度,前倾角,水层深度对除草性能的影响;在以上研究的基础上,并通过实验证明了分析结果的正确性。研究结果表明:增大接地面积,减轻重量和降低重心能够解决水田机器人打滑,沉陷和侧翻问题;机器人运动速度和水层厚度与除草效果呈正相关,运动速度和水层厚度增大,除草效果更好,前倾角与除草效果呈负相关,前倾角减小,除草效果更好。本研究对水田机器人的设计提供有效的依据。