果园经济一直以来是我国作为一个农业大国所产农业经济的重要组成部分,而果园作物产量对果园经济起着至关重要的作用,果园除草效率的高低是果园作物产量的直接影响因素之一。目前,化学药剂除草、果园机械除草、和人工除草是果园除草的三大方式。长期使用化学药剂除草不仅有危害操作人员身体的风险,同时会对果园土壤和微生物系统产生一定的污染。人工除草与其他两种除草方式相比,耗费时间长、工作效率低。所以,果园机械除草成为了果农除草方式的首选。而目前我国果园机械化除草自动化程度不高,精细化程度不高,尤其缺少能在果树株间自动避障除草的果园除草机。为解决这一问题,本课题设计了一款具有株间自动避障除草功能的新型果园除草机。本课题的主要工作如下:设计果园自动避障除草机的机械平台。分别以两种牵引车辆作为新型果园避障除草机的载体,设计果园新型避障除草机前架的行间距离调节机构、垂直距离调节机构、仿形机构、执行机构,同时按照设计要求对各构件进行装配。使用ADAMS软件对新型果园除草机前架机械平台的设计方案1的关键部件（株间自动避障除草组件）进行动力学仿真分析,确定株间自动避障除草组件的摆臂旋转副X、Y、Z方向上最大载荷为:-4882.6N、2484.79N、-5299.6N,割草旋转副X、Y、Z方向上最大载荷为:4872.08N、-2693.6N、5310.95N。使用ANSYS软件对新型果园除草机的关键部件（株间自动避障除草组件）进行静力学分析、模态分析。对前架进行响应曲面优化设计,优化后割盘、摆臂、套筒所受最大应力降为0.8227MPa、14.15MPa、15.669MPa,优化率分别为:39.82%、39.03%、17.89%。对优化后的关键部件进行模态分析,在频率为397.72Hz的一阶模态下,最大变形量为19.192Hz。而割草电机的工作频率小于低阶频率,验证了前架设计方案1的合理性。以Windows平台为应用环境,使用SOLIDWORKS Motion为新型果园除草机前架机械平台的设计方案2进行Motion仿真,确定新型果园除草机前架机械平台的设计方案2的关键部件（株间自动避障除草组件）的设计尺寸。在避障角度52.5°的条件下,外壁和内壁总长为1500mm,摆臂、仿形机构、执行机构的总长为1030mm,摆臂液压缸固定座和活塞杆的长度为770.20mm。使用SOLIDWORKS Simulation对新型果园除草机的机械平台的关键部件进行有限元分析,求解到二号前架设计模型的最大应力为32.78MPa。探测1号L形支座上表面、上表面倒角应力分布为3MPa、1.6MPa,1号L形支座下倒角面应力为2.5MPa,1号L形支座上表面位移为0.0019mm。2号L形支座上表面、2号L形支座下表面倒角应力分布分别为1.4MPa、3MPa,2号L形支座下倒角面应力为0.4MPa。2号L形支座上表面位移为0.0022mm。摆臂的1阶振动频率为211.72Hz,小于除草电机的额定频率,验证了二号设计方案的合理性。设计整个新型果园除草机的株间主动避障除草控制系统。设计控制系统的控制算法—模糊控制算法来实现株间自动避障除草。在MATLAB软件中设计株间自动避障除草的模糊控制算法并求解。通过设计的模糊控制算法计算得知,当D=193cm、V=0.2m/s、A=52°的时候,输出值JD=52.5°。符合先前设计的模糊控规则,验证了模糊控制规则的合理性。设计新型果园除草机的紧急避障除草系统和除草机感知周围环境的数据感知系统。本课题分别对新型果园除草机以V=0.1m/s、V=0.2m/s、V=0.3m/s进行株间主动避障、紧急避障、正常避障试验。在低速、中速、高速株间主动避障试验中,误差率E平均值分别为 0.0563、-0.00673、0.0922,误差率 E 标准差为 0.0281、0.0383、0.0305,株间主动避障试验的避障率为96.7%。在低速、中速、高速株间紧急避障试验中,压力峰值的平均值分别为10.235N、11.233N、13.41N,株间紧急避障试验的避障率为96.7%。在低速、中速、高速株间正常避障试验中,误差率E平均值分别为0.03、-0.009、0.08,误差率E标准差为0.04、-0.06、0.31。株间避障试验结果验证了设计的新型果园避障除草机的避障系统合理性。