肖志远，杜启亮，田联房，秦传波，张勤

（华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州510640）

水田除草机器人是指具备人工智能识别功能、能够通过图像或者其他传感器对杂草的具体情况进行识别并能够通过推理判断以产生具体的指令来指示机械除草机构进行除草的一种智能装置[1]。

随着工业机器人的发展，一些发达国家(如日本、美国等)纷纷展开农业机器人的研究和开发并已经取得了一些阶段性成果。但由于一些经济特殊性的问题，还没有达到实用化的程度。日本发明了一种小型水田除草机器人，它体积很小，由电池供电，完成一次除草作业后，可通过转弯的方式换到另一除草位置进行下一轮除草作业[2]。我国也开始了农业机器人的研究，南京林业大学的陈勇等发明了一种高效除草机器人，它是由自动导航和杂草识别摄像装置、行间切割涂抹与行内除草机构以及控制系统组成[2]的。

1 机器人控制系统整体设计

1.1 控制系统需求分析

根据除草机器人所要完成的功能可将系统划分为如图1所示的控制框图。由图可以看出，控制系统主要分为三大部分：第一部分为上位机监控部分；第二部分为运动控制部分；第三部分为视频采集及识别部分。

(1)上位机监控部分：此部分主要实现对机器人的实时控制和合理操作。上位机要与运动控制部分进行数据通信[3]。

(2)运动控制部分：此部分主要负责接收上位机命令，并负责将这些数据进行判断解析，将其转换为电机控制信号来完成机器人的运行。……