当前,我国设施农业中的施药方式仍以手动施药、机动背负式施药等传统方式为主,其效率低下、适应性差,缺乏合适的温室篱架型作物施药装备,且常发生施药过程中作业人员中毒的现象。本课题在研究了国内外施药设施的基础上,以温室篱架型黄瓜为例,对其种植特点与生长特性进行了实地调研后,设计开发了一种履带式智能施药车,满足篱架型蔬菜施药作业的高效化、无人化和智能化的需求,同时为设施农业中智能化施药作业提供了技术和装备支撑。本文的主要研究工作和成果如下:(1)首先对温室的环境、篱架型黄瓜的种植特点及生长特性进行了调研。在此基础上,明确了智能施药车总体方案设计。根据行走机构的设计要求,设计了一种地隙高、通过性好的双电机驱动型履带式底盘。为满足温室篱架型蔬菜在不同生长期的施药作业需求,设计了一种双杆型立式可伸缩施药机构。(2)采用模块化设计思想对智能施药车控制系统的硬件进行了设计,形成了以Arduino Due为核心的控制系统硬件方案。基于施药车自主导航的需求,明确了运动控制硬件方案,对关键电气元件进行了选型设计;基于施药车智能施药的需求,提出了基于视觉识别的智能施药方案,研究了基于色调过滤算法对目标区域的识别,针对光照环境对识别效果的影响,分析了图像亮度调节值与光照强度之间的函数关系;基于农业设施对大数据分析的需求,构建了云监测系统的框架。(3)分析了履带式智能施药车运动状态,基于左、右驱动轮速度与车体位置偏差的关系,建立了车体运动模型;针对施药车自主导航路径跟踪控制问题,结合施药车运动学模型,提出了一种基于模糊PID算法的智能施药车运动控制策略;利用Matlab/Simulink建立了履带式施药车的控制系统仿真模型,仿真验证了算法的有效性。(4)基于Arduino开发环境对智能施药车控制系统软件进行了程序设计,为满足系统高效运行要求,采用了中断调度模式协调各任务单元;基于OneNET云平台开发了履带式智能施药车远程监测系统。(5)研制了履带式智能施药车样机,在扬州现代农业科技综合示范基地进行了实地测试。对样机分别展开了以常规PID控制和模糊PID控制下的直线行驶、转弯行驶试验,结果表明了本文设计的运动控制策略具备快速纠偏能力,能够保证车体运行时的稳定性和路径跟踪的有效性,结果还表明速度影响车体在行驶初期时的稳定性,以及为保证车体顺利过弯换行需要提前降速;对样机进行了不同行驶速度下的施药作业试验,结果表明行驶速度不高于0.6m/s时,施药效果满足特征要求;对系统进行了云端监测试验,能够成功将温室温度、光照以及智能施药车运行状态参数发送到OneNET云平台,达到了远程监测的效果。