智能控制半自動高速插秧機淺析

夏利利 魏國俊 祁文愷 張劍 徐友偉

插秧是水稻種植中的關鍵環節，插秧質量直接影響水稻產量。傳統的插秧方式需要投入大量的人力物力，還無法保證插植精度。隨著我國人口老齡化加速，農村勞動力資源越來越緊缺，傳統的插秧方式已無法滿足規?；鳂I需求。智能控制半自動高速插秧機有著不同于傳統插秧機的智能控制系統，能夠讓插秧機在作業過程中實現全路徑無人駕駛，具有較好的推廣應用前景。

1 智能控制半自動高速插秧機結構組成及工作原理

智能控制半自動高速插秧機借助全球衛星定位系統，采用先進的網絡通信技術及尖端的智能算法，集成多種精密傳感器，結合傳統的機械自動化，實現各種田況下的自動導航無人駕駛插秧作業。智能控制半自動高速插秧機智能控件主要由智能控制箱部分（包括控制盒、通訊開關）、天線、基站、遙控器、智能駕駛執行控件五部分組成（見圖1）。

圖1 智能控制半自動高速插秧機及其智能控件

智能控制半自動高速插秧機具備智能駕駛和手動駕駛兩種操作模式，兩種模式可隨意切換。采用田間打點方式，自動規劃作業路徑，支持斷點、斷聯續航，信號丟失20 min內依舊精準導航。作業時，可實現自動轉彎。轉彎時，插植部自動上升并離合。轉彎后，插植部自動下降并插秧，機插秧苗直線精度≤5 cm。遙控器與機器能在4 km范圍內保持聯接，有效保證大田塊智能作業。作業效果見圖2。

圖2 智能控制半自動高速插秧機作業效果圖

2 智能控制半自動高速插秧機技術特點分析

智能控制半自動高速插秧機可根據田塊的大小選擇不同的作業模式：

1）輔助直行模式。田頭轉彎時，使插秧機進入人工駕駛模式，駕駛員操作完成調頭對行后，重新使插秧機進入輔助直線駕駛模式。

2）一鍵調頭模式。田頭轉彎時，點擊后置控制面板上左轉鍵（右轉鍵）按鈕，插秧機自動轉彎，并結合插植部自動升降完成插植自動對行，接著沿下一航線繼續自動駕駛。

3）全路徑規劃模式。在輸入田塊信息后插秧機可自動規劃作業路徑，自動控制插秧機直行，并在田頭轉向調頭時同步控制插植部升降，作業過程僅需要操作者進行作業觀察并在特定狀態下人工制動停機。

智能插秧作業過程中，在作業速度不低于1.2 m/s的情況下，導航作業的直線精度保持±5 cm以內、銜接行間距精度在±5 cm以內?？赏ㄟ^調節插秧機上的控制面板旋鈕等方式調整機器的作業速度，以保證作業效率。支持斷聯續航功能，在RTK信號丟失后顯控屏終端會發出報警信號，此時機器自動進入斷聯續航模式，仍可按原作業路徑繼續進行高精度作業。

3 智能控制半自動高速插秧機發展前景展望

智能控制半自動高速插秧機可通過智能化升級實現產品更新迭代。產品未來將可搭載智能自動送秧裝置，真正意義上解決插秧機無法擺脫加秧人員的問題；通過利用物聯網系統，實現多臺機器編隊協同作業；根據設定的軌跡實現機器一鍵出入庫功能；配合智能監控系統，實時監測土壤的酸堿度、肥沃度及農作物病蟲害情況。未來高速插秧協同作業及監控系統場景見圖3。

圖3 未來高速插秧協同作業及監控系統場景