随着科技和经济的发展,人民的生活质量不断提高,中国社会开始进入到重视物质精神双重化追求的现代化社会。正如同美国上世纪90年代园林机械开始发展一般,未来割草机器人将会在不同场所、不同领域中得到广泛运用。中国目前虽然有很多研究所和企业在对割草机器人进行开发研究,但总体水平不高,很多细节亟待改进、研究。本文以用户需求为第一出发点,以完善自主式割草机器人各项功能为目标,对自主式割草机器人的机械结构、控制系统、路径规划等方面进行了深入的开发研究。首先,在分析了国内外常见的割草机器人优缺点之后,明确了自主式割草机器人本体设计的要求,建立了自主式割草机器人的运动学、动力学模型,对其结构进行了细化设计,将其分为移动机体结构、割草机构、碰撞检测装置以及电气件布局这四大模块,根据每个模块的特点,进行了相关研究、分析,给出了一套合理可行的方案,并通过有限元模块进行了相关验证。在碰撞检测模块中,创新性设计了一套能够检测自主式割草机器人前行方向上障碍物的装置,节约了部分成本,提高了集成性。其次,根据目前市场主流的控制系统需求,进行了自主式割草机器人的运行分析,对比了单片机和PLC的优缺点,确定了以信捷PLC为控制器核心的的自主式割草机器人控制方案,将整个控制系统划分为了驱动系统、多元传感系统、人机交互界面以及路径规划这四个部分,在此基础之上,从硬件、软件两方面入手,对四个部分进行联动设计,完成了自主式割草机器人的一般性产品功能,使得对自主式割草机器人的控制简单化、自动化。然后,以厦门才茂BD-GPS为对象,研究了 GPS相关的工作运行原理,分析了几种覆盖整个自主式割草机器人工作区域的全局路径规划方式,提出了 GPS与上位机之间自由通信的算法和基于工业级GPS的路径跟踪方法,完善了 GPS在自主式割草机器人领域中的相关应用。最后,制作样机并进行实验与分析,和理论形成了对比研究。通过自主式割草机人稳定性震动测试,验证了自主式割草机器人正常工作时稳定性。通过自主式割草机器人一般性功能测试分析,评估了移动机体结构、割草机构、碰撞检测装置的运行情况,为今后的产品改进迭代打下了良好的基础。