目前我国林业增长迅速,人工林种植面积不断增加,随着林业工人收入的不断提高,林业工作亟需采用机械化作业方式。本研究依托公益项目：人工林抚育关键技术装备的研发(201104007-3),该设备的研发主要包括三部分：机械主体、液压驱动以及目标特征提取。本研究紧紧围绕清林抚育割灌机这一主体展开,主要研究内容及方法如下：1、清林抚育割灌工作装置的结构设计、试验。在认真分析、调查国内外现有同类产品技术的发展情况的基础之上,分析国内人工林使用需求,提出了使用盘式割灌的方法,采用传统机械设计理论对关键部件进行分析设计,最终完成样机设计。2、对液压系统进行改进设计。在项目进行中,发现管路中在马达启停的瞬间存在液压冲击现象,通过理论与仿真相结合的方法,确定了液压冲击的成因,并提出改进方案。在此基础上,结合绿色环保、节能减排的需求,提出了一种利用蓄能器进行制动能量回收再利用系统,通过仿真分析给出了优化后的蓄能器参数：充气量1.2L充气压力7MPa,此时的能量回收再利用效果较好,可以在一次启动和停止过程中实现节能1775J。3、对清林抚育保留幼木的特征提取方法研究。在对样机进行实际实验过程中发现,操作员一方面需要驾驶底盘在林木行间向前行进,另一方面要操作工作装置左右摆动式清林作业,同时为了防止误割幼木,在操作时需认真观察周边环境。这样的工作流程极大的增大了驾驶员的工作压力,造成疲劳,降低工作效率。针对此问题,提出采用二维激光扫描测量的方式对工作场景进行扫描,通过对扫描数据进行滤波、分割、特征提取、分类的方法实现对作业场景中幼木的识别,为建立智能操控系统提供了理论依据。通过对以上内容的研究,最终形成了以下成果：1、设计、制造新型清林抚育割灌工作装置样机。2、提出了一种针对二维激光扫描数据处理改进的高斯滤波算法。3、提出了一种用于二维激光扫描数据处理的动态阈值差分提取算法。4、提出了一种基于正切变换的二维激光扫描幼木特征提取方法。通过实际试验证明,所设计的清林抚育工作装置具有良好的清林割灌效果,所提出的滤波、提取算法能够很好的提取出小尺度幼木的二维激光扫描数据,所提出的二维激光扫描数据下的幼木特征具备良好的识别效果。