株间锄草机器人是融合多传感器信息,应用机器视觉、自动化控制等技术进行机械式株间除草的农业智能装备。末端执行器是株间锄草机器人的关键部件,直接影响株间除草效果。本文以应用于蔬菜大田的末端执行器为研究对象,结合我国蔬菜大田种植模式,针对不同的土壤环境,采用优化设计方法为株间锄草机器人设计末端执行器,使除草作业效果最优,并对株间锄草机器人本体进行了设计与研究。论文主要研究内容如下：(1)研究了爪齿形末端执行器的优化设计方法。对爪齿形末端执行器结构与工作原理进行了研究,建立了爪齿的运动学模型并分析了影响爪齿运动轨迹的参数,进而建立了爪齿形末端执行器优化设计的数学模型,将覆盖率和入侵率代替除草率和伤苗率作为评价指标,获得了合理的结构参数。(2)研究了月牙形末端执行器锄刀结构参数的优化组合方法。建立了月牙形末端执行器锄刀的几何数学模型与运动学模型,选取锄刀的不同参数和水平进行正交试验,分析了锄刀直径、豁口夹角、刀刃切除距离、锄刀圆心与作物苗行中心线的偏距等因素对株间除草效果的影响,优化出最佳结构参数组合。(3)研究了月牙形末端执行器锄刀运动轨迹的优化方法。对月牙形末端执行器锄刀的运动轨迹进行了规划,建立了运动控制优化数学模型,并对锄刀的运动轨迹进行了仿真分析。(4)研究了月牙形末端执行器锄刀结构形状的优化方法。应用相对运动原理研究作物苗株中心相对锄刀旋转中心的运动轨迹线,建立作物苗株保护区沿运动轨迹线移动的数学模型,获取锄刀的最优结构形状,并根据株距变化设计了7个型号月牙形末端执行器,为选择最优型号的月牙形末端执行器进行株间除草作业提供了理论依据。(5)研究及设计了株间锄草机器人本体结构与液压系统,并进行了田间性能试验。试验结果表明设计的株间锄草机器人作业效果良好,株距均值为400mm时,除草率为96.2%,伤苗率1.4%：株距均值为350mm时,除草率为9.5.4%,伤苗率1.3%。