对靶喷雾技术对减少农药使用量、降低作物农药残留、保护环境和劳动者具有重要意义。本文针对温室作物对靶喷雾作业,提出了一种基于视觉伺服的喷雾机器人方案并构建了试验系统,研究了基于该方案的视觉伺服对靶控制算法。主要研究内容如下:(1)对靶喷雾机器人方案设计与试验系统构建。提出了一种基于单目场景/单目手眼混合视觉结构的对靶喷雾机器人方案;根据该方案选定了喷雾机械臂的结构形式,对喷雾机械臂进行了运动学位置正逆解、正逆向微分动力学及工作空间分析,并根据所需工作空间对其主要结构参数进行了优化,根据优化结果确定了机械臂型号;设计了喷雾机械臂在笛卡尔空间和关节空间的轨迹插值方法;构建了对靶喷雾机器人试验系统,完成了试验系统的软硬件设计。(2)作物图像背景分割与靶标信息提取方法研究。以定植初期的葫芦幼苗为研究对象,通过对比各颜色空间常用算子对样本图像的背景分割效果,发现RGB空间的CIVE与2G-R-B算子的分割效果最好;以样本图像灰度直方图的重叠区域占比、均值间距、标准偏差及算法耗时等为衡量指标,采用遗传算法在RGB空间内搜索,获得了性能更优的分割算子;鉴于该算子对作物占比较小的图像分割效果不理想,提出了一种该算子+ Ostu分割法与a分量固定阈值分割法相结合的组合分割策略;针对选取的作物形心、包围圆等对靶特征,设计了作物连通区域提取方法和包围圆特征提取算法。(3)喷雾机器人视觉伺服控制研究。针对喷雾机器人选用的速度控制器,设计了一组基于作物冠层包围圆特征计算的喷头位置偏差和一组期望值不随作业目标更换而变化的矩特征等两种反馈特征,室内试验证明,选用两种反馈特征的控制器均具有较好的对靶及跟踪控制性能。此外,针对喷雾机器人的连续运动作业模式,提出了一种基于改进势场法的喷雾机械臂运动规划对靶实时控制算法,该算法在传统势场法基础上引入了速度势场、视场约束和关节极限位置约束,可规划出更优的喷雾机械臂运动轨迹,有效提高喷雾机器人对靶控制的鲁棒性。针对喷雾机器人的间歇运动作业模式,在确定各目标作物喷雾点及各喷雾点两两间可行路径的基础上,采用枚举法与改进近邻法相结合的组合策略进行喷雾路径规划,并控制喷雾机械臂对靶,试验验证了该算法的可行性。