小型農(nóng)田智能播種小車(chē)
作者：王鵬兵 機(jī)械工程系
指導(dǎo)老師：李永健 機(jī)械工程系
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、理論分析
摘要
本作品提出了一種適用于小型農(nóng)田的智能履帶式播種小車(chē)，將機(jī)械臂和傳統(tǒng)的手工器械相結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，將機(jī)械自動(dòng)化控制應(yīng)用于農(nóng)田玉米播種，旨在提高廣大農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)大力發(fā)展。
項(xiàng)目背景
當(dāng)前市場(chǎng)上的玉米播種機(jī)品牌種類(lèi)繁多，大概可以分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)是小型的手按式播種器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用時(shí)主要靠手發(fā)力，體型小，但會(huì)耗費(fèi)大量人力；第二類(lèi)是大型玉米播種機(jī)，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，體型較大，在地勢(shì)平坦的大型農(nóng)田里能夠大幅提高播種效率，耗費(fèi)人力較少，但無(wú)法在小型農(nóng)田里工作。目前，在我國(guó)大部分農(nóng)村地區(qū)，大型播種器械很難進(jìn)入，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者只能使用手工播種器械進(jìn)行播種，耗費(fèi)了大量人力。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種小型農(nóng)田智能播種小車(chē)，通過(guò)機(jī)械化控制實(shí)現(xiàn)種子播種，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平。
圖1 手按式播種器
圖2 大型玉米播種機(jī)
項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)
小車(chē)的工作環(huán)境為鋪有地膜的玉米地。
具體功能實(shí)現(xiàn)：
（1）插播動(dòng)作。要求種子在插播過(guò)程中基本保持直上直下，因此需要保持：
圖3 插播動(dòng)作實(shí)現(xiàn)
（2）路線(xiàn)偏移角度判斷。利用霍夫直線(xiàn)變換將圖像中的直線(xiàn)存到lines中，然后求出所有檢測(cè)到直線(xiàn)度角的平均值，得到小車(chē)路線(xiàn)偏移角度，使小車(chē)在行走時(shí)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)偏移角度實(shí)時(shí)調(diào)整，按規(guī)定路線(xiàn)行走；
圖4 路線(xiàn)偏移角度判斷
（3）種子傳輸及播種。利用鼓風(fēng)機(jī)和管道將車(chē)載種子吹送至插播頭，通過(guò)插播頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制種子下落，實(shí)現(xiàn)每次有一到兩枚種子落下，避免空播。
圖5 種子傳輸及播種
總結(jié)展望
本作品基于大型和小型播種器械的優(yōu)點(diǎn)，將機(jī)械臂和傳統(tǒng)的手工器械相結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短；驅(qū)動(dòng)采用履帶，可以適應(yīng)小型農(nóng)田復(fù)雜的路面的情況；通過(guò)控制機(jī)械臂及小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)種子等距播種，且種子間距可自由調(diào)整，能夠在提高播種效率的同時(shí)保證播種質(zhì)量；通過(guò)攝像頭識(shí)別地面情況來(lái)規(guī)劃路徑，調(diào)整小車(chē)的行進(jìn)路線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的無(wú)人控制自動(dòng)化行走和自動(dòng)化播種，解決了人力耗費(fèi)過(guò)大的問(wèn)題。將來(lái)我們期望小車(chē)能夠做得更好，功能更可靠，能夠解放人力，提高播種效率，為農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展提供一定的借鑒，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
