導(dǎo)語：水稻直播機系統(tǒng)設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

近年，水稻直播機在一些大規(guī)模的農(nóng)場，實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。水稻直播機主要是利用機械將剛破胸的水稻種子直接播種在水田中，與傳統(tǒng)的手工水稻播種相比，水稻直播機不僅節(jié)省了人力、時間，還具有很大的優(yōu)勢：定行、直行和寬行，使得直播稻與移栽稻生長環(huán)境處在相似的狀態(tài)下，以達到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的。

1水稻直播機自主駕駛系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

水稻直播機自主駕駛系統(tǒng)主要包括七個重要的部分，即：ARM控制器模塊、CAN總線驅(qū)動電機模塊、油門電動推桿模塊、北斗GNSS接受機模塊、角度傳感器模塊、傾角傳感器模塊、平板人機交互模塊。ARM控制器模塊：主要用來滿足對導(dǎo)航控制算法的預(yù)算量，以及信號的提取速度，以實現(xiàn)對直播機各路信號的采集，并將其進行精確的運算，然后并將其發(fā)送給執(zhí)行機構(gòu)。CAN總線驅(qū)動電機模塊：是自主駕駛系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，主要是在接到控制器模塊發(fā)出的指令后，按照其具體的要求，實現(xiàn)方向盤軸轉(zhuǎn)動，以滿足水田直播過程中轉(zhuǎn)向的要求。油門電動推桿模塊：是自主駕駛系統(tǒng)中速度控制的主要模塊，通過油門電動推桿的最大推力和拉力，以達到速度控制的目的。北斗GNSS接受機模塊：主要是通過天線接收GPS衛(wèi)星信號對電臺發(fā)出的信號，以實現(xiàn)在水稻直播過程中的高精度定位，之后再通過串口將信息發(fā)送給控制器。角度傳感器模塊：在測量過程中，軸通過連桿機構(gòu)和拖拉機轉(zhuǎn)向相連，然后通過信號發(fā)送轉(zhuǎn)向的方式，將轉(zhuǎn)向信息送到農(nóng)機的實時位置。傾角傳感器模塊：主要是在水稻直播機自主駕駛系統(tǒng)中，通過34ms的時間進行采樣，并將采樣信息通過信號發(fā)送器，將其傳遞給自主駕駛系統(tǒng)的控制點，然后得到農(nóng)機的仰俯角和橫滾角。平板人機交互模塊：在水稻直播機自主駕駛系統(tǒng)中，主要是通過對農(nóng)機參數(shù)的初始信息、作業(yè)操作管理、作業(yè)監(jiān)控和現(xiàn)實等信息進行設(shè)定，然后通過控制器和藍牙將實時信息進行交互。

2水稻直播機自主駕駛軟件結(jié)構(gòu)

在水稻直播機自主駕駛系統(tǒng)的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上，還必須要加強水稻直播機自主駕駛軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計。因為水稻直播機自主駕駛軟件結(jié)構(gòu)，以及各項參數(shù)的設(shè)定，如：角度傳感器安裝的處置、天線安裝精確尺寸，從而實現(xiàn)水稻直播機自動駕駛的精確度。

3水稻直播機自主駕駛計算法

在對水稻直播機自主駕駛功能結(jié)構(gòu)，以及自主駕駛軟件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還必須要通過自主駕駛計算的方式，以實現(xiàn)水稻直播機在播種過程中的精確度。3.1農(nóng)機前輪轉(zhuǎn)角跟蹤計算方法為保證水稻直播機在工作中精準度，必須要對其是否能快速、穩(wěn)定響應(yīng)軌跡跟蹤進行計算。在具體計算過程中，首先在水稻直播機原來的方向盤上安裝了一套減速機構(gòu)，并且由控制器發(fā)出的CAN信號實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速進行控制。在具體的控制過程中，主要是通過1:10的比例，將減速比轉(zhuǎn)到方向盤上，并且再經(jīng)由方向盤帶動農(nóng)機轉(zhuǎn)向機構(gòu)，以實現(xiàn)直播機車輪的轉(zhuǎn)向。接著，這種轉(zhuǎn)向信息又會被直播機上安裝的角度傳感器獲得，之后再將信號發(fā)送給控制器。3.2軌跡跟蹤計算法在通過軌跡跟蹤計算時，主要是通過建立坐標的方式進行，例如：以AB為縱軸，以AB垂直線為橫軸，接著根據(jù)建立的坐標（如圖1所示）。圖1農(nóng)機運動學(xué)模型在具體的計算過程中，以拖拉機后輪軸的中心作為參考點，然后建立水稻直播機的運動學(xué)模式。∂===tansincostvvyvxθθθ線速度，θ則表示直播機航向角，l則表示前后軸間距，δ則表示直播機前輪轉(zhuǎn)角，且向左偏位正，向右偏為負。之后再結(jié)合水稻直播機的直線跟蹤模型（如圖2所示）。根據(jù)圖中的幾何關(guān)系，并結(jié)合相關(guān)的數(shù)學(xué)知識，進行精確的計算，得出以下幾個式子：然后將公式（2）帶入到（6）中，得出：22)cossin(2arctanddLddLl−+θθ=∂（7）根據(jù)公式（7），可以精確計算出水稻直播機當前時刻的位置，以及確定航向角的最佳轉(zhuǎn)角，以實現(xiàn)對水稻直播機進行精準的控制。最后，為了進一步確定水稻直播機的精準度，還必須要通過田地實驗，并進行準確的跟蹤，并作出精確的數(shù)據(jù)記錄。之后在對數(shù)據(jù)、誤區(qū)進行準確的分析，并據(jù)此對誤差進行不斷調(diào)整，以不斷完善水稻直播機的自動駕駛系統(tǒng)的控制，從而滿足水田精準的播種要求。

4結(jié)束語

綜上所述，本論文以水稻直播機自主駕駛系統(tǒng)的設(shè)計為出發(fā)點，通過硬件改造、軟件系統(tǒng)的構(gòu)建，并通過準確的計算方法，最后經(jīng)過實驗的不斷完善和調(diào)整，以實現(xiàn)水稻直播機自主駕駛系統(tǒng)的精準控制，滿足水田播種精準的要求。

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作者:孫亮 單位:池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院