本文以激光扫描仪为核心,设计了一款履带自走式机器人的导航控制系统,主要应用于农作物的植保,是农业机械自动化与信息化的产物。以履带底盘为平台,以激光扫描仪为导航设备,实现机器人在农业环境中壁障自走功能,对直线和曲线路径分别设计了不同路径规划算法,导航控制系统则采用较为优越的模糊控制,本设计总体包括通讯系统、驱动控制系统、导航算法等,其中导航算法为本文的设计核心,主要内容如下:(1)设计机器人的履带底盘电控系统,主要搭建一个可靠的设计平台,为设计导航做准备,通讯系统总体框架及各部分通讯设备选型,驱动控制设备的原理分析及选型依据,并介绍了激光扫描仪的导航原理,对激光扫描仪的误差产生原因做了详细分析。(2)详细设计了障碍物定位和路径规划算法,首先对扫描得到的地图做离散化处理,用坐标变换将目标点集从极坐标变换到直角坐标,对障碍物群做目标点的聚类处理,将点集用单点表示。直线路径规划采用最小二乘法拟合直线路径,曲线路径先用二次函数拟合之后再用零点取切线的方法来实现直线跟随曲线的目的。两种路径规划算法在执行中通过计算二次函数某段弧曲率的方法来选择规划直线路径或曲线路径。(3)路径规划仅仅是导航实现的准备,执行路径则是导航控制系统的重点,经典控制理论无法对多输入系统做精确控制,因此要通过现代控制理论来解决多输入系统的控制。本设计的路径执行部分采用的是模糊控制方法,首先推导机器人的运动学模型,建立机器人与路径的位置关系,从位置关系分析建立模糊控制表,从模糊控制表上能直接读出某一位置需要执行的控制命令,执行命令的判断标准是隶属度,比较隶属度执行隶属度大的命令。(4)设计完成后做了大量的实验,在玉米行中做了直线试验,验证直线路径导航的功能,横向平均偏差为102.0m,机器人在导航中线附近波动并且误差收敛,曲线试验人为搭建的试验环境半径为2米的玉米杆,现场试验是成长后期的玉米行,行宽8.0m株距3.0m,最大横向偏差为22.0m。