随着经济的发展和科技的进步,以代替繁重的人工割草作业为目的的智能割草机越来越受到人们的欢迎。当前市场上在售的智能割草机的功能趋于同质化,其边界识别方式大都采用预先铺设电缆的有信标方式。本文设计了一款具有无信标边界识别功能的智能割草机,并对无信标边界识别在智能割草机自主充电中的应用进行了研究。本文首先搭建了智能割草机的软硬件平台。根据智能割草机控制系统的功能需求,采用模块化的设计思想,设计了基于ARM Cortex-A9处理器的硬件系统,对硬件系统的主控模块、驱动模块、传感器模块、人机交互模块、通信模块、电源管理模块、图像采集模块等进行了详细设计;基于多任务处理和状态机的编程思想,设计了基于嵌入式Linux的软件系统,完成了嵌入式Linux系统的移植和配置,设计开发了应用软件和驱动软件,实现了智能割草机的自主工作和自主充电流程,实现了对智能割草机碰撞、提升、倾斜、倾覆状态的检测和处理,实现了对智能割草机的远程控制。其次,针对智能割草机的边界识别问题,本文设计了基于图像处理的无信标边界识别算法,针对智能割草机的两种工作场景,分别采用基于阈值分割和模板匹配的图像二值化方法进行图像分割,利用加权最小二乘法从二值图像中提取出边界直线,对无信标边界识别算法的实时性进行了分析测试。最后,本文对无信标边界识别在智能割草机自主充电中的应用进行了研究,通过控制智能割草机沿草坪边界回到充电站实现智能割草机的自主充电。针对智能割草机靠近充电站时的引导问题,对现有充电站进行改进,提出了充电站中心线提取算法。对摄像头的梯形失真进行矫正,并通过实验验证矫正效果。提出了基于比例控制的智能割草机路径跟踪算法。