我国作为人口大国,面对越来越复杂的国际形势,粮食安全关系着国家发展、战略布局,是国家安全的重中之重。我国有18亿亩的基本农田,需要大量的劳动力进行植保作业。完全以人工的方式进行农田喷洒,不仅浪费大量的劳动力成本,而且效率低下,农药对人体的伤害也非常大。近年来旋翼式无人机作为农用植保机以它独特的优势,越来越受到的农业工作者的广泛关注与应用,但目前农田喷洒无人机基本采用人工遥控的方式作业,人工操作难免会有航线偏离、重复喷洒、遗漏喷洒等问题,随着作业时间的延长,操作人员工作负荷量加大,这些问题会进一步突出。本文针对四旋翼无人机特有的机动方式,设计了包含自主避障的全覆盖路径规划方法,主要研究及成果有以下几个方面:首先根据航迹规划指标确定了四旋翼无人机“往复式”的全覆盖路径规划,在分析了三种四旋翼无人机转弯机动原理、能耗及所用时间后选择了更适合四旋翼无人机更换航线的平移方法。并对此全覆盖方法进行了软件仿真,对仿真结果进行了数据分析与说明。在全覆盖规划方法的基础上,结合数学的优化方法对无人机返航点进行规划,使得无人机非作业的航程浪费最小,以此来达到整体作业燃料消耗的最小化,并进一步研究了自主作业植保无人机的航线规划方法。参考了目前主流的无人机避障算法后,根据前面规划的全覆盖路径方法,结合单元分解法,制定了更利于四旋翼无人机的障碍区域分解法。提出了依靠接触、碰撞的方式感知障碍物,并对此制定了四旋翼无人机避障算法,可以使得无人机在农田作业时进行自主避障而且不打乱原路线规划。对此避障算法进行模拟仿真,并对仿真航线进行理论分析。本文的研究成果使得植保无人机向自主化作业更迈进了一步,提出的多种新方法与新思路有助于推动我国农业朝着更加自动化、无人化、智能化的方向前进。