由于温室环境相比于农田更易于实施精确农业，用机器人替代人类在高温、高湿、有毒的温室环境中自动精准地施药，能有效减少环境污染、降低工作人员的中毒风险、提高农药利用率，因此，智能温室喷药移动机器人成为国内外学者研究的热点之一。　　 本文深入研究了移动机器人的导航路径识别算法与运动控制算法，基于温室作物成行种植的特点，运用计算机图像处理技术，识别可用于机器人行走的导航路径;针对移动机器人轨迹跟踪过程中存在的速度跳变以及常规滑模控制的抖振问题，设计出一种基于光滑函数的光滑滑模控制算法。本文主要研究内容如下:　　 1.针对温室喷药移动机器人，为解决双目视觉的匹配二义性与实时性问题，采用单目视觉的导航方式，提出一种快速、稳定的导航路径识别算法。对提取的每帧图像，将其从RGB色彩空间转换到HSI空间，利用最大类间方差法(Otsu)把路径与非路径分割开来，并基于中值滤波和形态学方法去除噪声，然后逐行扫描获得路径边缘线并用几何方法求得离散的导航点，最后应用Hough变换计算求得导航路径信息。试验结果表明本文提出的方法稳定性高、速度快，不受阴影的干扰，对于温室导航具有很好的实时性。　　 2.根据机器人于作物行间行走的特点,提出一种基于分散控制策略的光滑滑模控制轨迹跟踪方法，即对导航系统获得的轨迹进行运动学反解得出左、右轮的期望角位移，并分别构建光滑滑模控制器，利用滑模控制对系统内部参数和外部干扰具有不变性且算法易于实现的优良特性，实现工作于复杂温室环境下喷药移动机器人的轨迹精确跟踪。利用Lypunov函数理论证明了所设计运动控制系统的稳定性。使用MATLAB，通过直线、曲线运动轨迹的运动控制仿真试验结果表明，所设计运动控制方法能有效地消除因驱动电机不一致而引起的跑偏问题;同时，利用光滑切换函数替代开关切换函数，该方法能有效地抑制常规滑模控制存在的“抖振”问题;其次，以角位移为控制量，解决了在跟踪误差较大时存在的速度跳变问题。本文所设计的运动控制方法能够控制温室移动机器人实现快速、稳定、准确地跟踪，表明该控制方法能够较好地适用于在温室成行作物间运动的移动机器人运动控制。　　 3.设计了基于超声波测距的紧急避障系统，根据不同的温室作业环境可以设置不同的安全距离，当超声波测到距离小于安全距离时可让机器人紧急停止以防止机器人损坏农作物，造成损失。试验表明，所设计紧急避障系统，能较好地满足温室喷药移动机器人对避障的稳定性、快速性要求。　　 4.在Visual Studio 6.0开发环境中基于C++语言和OpenCV开发库完成了温室移动机器人系统软件设计，着重介绍了其导航模块、运动控制模块与避障模块的编程。其中，导航模块通过使用OpenCV库函数实现图像采集、图像处理、路径识别功能;运动控制模块与避障模块运用C++编写，包括运动学反解、控制算法具体实现、超声波测距及判断。最终将本文设计的基于单目视觉的导航算法和光滑滑模运动控制算法应用于由实验室改装的温室移动机器人系统，并在实际温室环境中进行了导航与轨迹跟踪实验，实验结果验证了本文提出的导航算法、运动控制算法、避障系统在实际温室自主行进中的正确性和有效性。