夏利利 魏國俊 祁文愷 張劍 徐友偉

插秧是水稻種植中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，插秧質(zhì)量直接影響水稻產(chǎn)量。傳統(tǒng)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(nóng)村勞動力資源越來越緊缺，傳統(tǒng)的插秧方式已無法滿足規(guī)?；鳂I(yè)需求。智能控制半自動高速插秧機有著不同于傳統(tǒng)插秧機的智能控制系統(tǒng)，能夠讓插秧機在作業(yè)過程中實現(xiàn)全路徑無人駕駛，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

1 智能控制半自動高速插秧機結(jié)構(gòu)組成及工作原理

智能控制半自動高速插秧機借助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，采用先進的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及尖端的智能算法，集成多種精密傳感器，結(jié)合傳統(tǒng)的機械自動化，實現(xiàn)各種田況下的自動導(dǎo)航無人駕駛插秧作業(yè)。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(guān)）、天線、基站、遙控器、智能駕駛執(zhí)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(guī)劃作業(yè)路徑，支持斷點、斷聯(lián)續(xù)航，信號丟失20 min內(nèi)依舊精準導(dǎo)航。作業(yè)時，可實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)彎。轉(zhuǎn)彎時，插植部自動上升并離合。轉(zhuǎn)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(nèi)保持聯(lián)接，有效保證大田塊智能作業(yè)。作業(yè)效果見圖2。

圖2 智能控制半自動高速插秧機作業(yè)效果圖

2 智能控制半自動高速插秧機技術(shù)特點分析

智能控制半自動高速插秧機可根據(jù)田塊的大小選擇不同的作業(yè)模式：

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

2）一鍵調(diào)頭模式。田頭轉(zhuǎn)彎時，點擊后置控制面板上左轉(zhuǎn)鍵（右轉(zhuǎn)鍵）按鈕，插秧機自動轉(zhuǎn)彎，并結(jié)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(xù)自動駕駛。

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

智能插秧作業(yè)過程中，在作業(yè)速度不低于1.2 m/s的情況下，導(dǎo)航作業(yè)的直線精度保持±5 cm以內(nèi)、銜接行間距精度在±5 cm以內(nèi)。可通過調(diào)節(jié)插秧機上的控制面板旋鈕等方式調(diào)整機器的作業(yè)速度，以保證作業(yè)效率。支持斷聯(lián)續(xù)航功能，在RTK信號丟失后顯控屏終端會發(fā)出報警信號，此時機器自動進入斷聯(lián)續(xù)航模式，仍可按原作業(yè)路徑繼續(xù)進行高精度作業(yè)。

3 智能控制半自動高速插秧機發(fā)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(xiàn)產(chǎn)品更新迭代。產(chǎn)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(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)多臺機器編隊協(xié)同作業(yè)；根據(jù)設(shè)定的軌跡實現(xiàn)機器一鍵出入庫功能；配合智能監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測土壤的酸堿度、肥沃度及農(nóng)作物病蟲害情況。未來高速插秧協(xié)同作業(yè)及監(jiān)控系統(tǒng)場景見圖3。

圖3 未來高速插秧協(xié)同作業(yè)及監(jiān)控系統(tǒng)場景