自动驾驶插秧机引进试验与分析

王董兴

（绍兴市柯桥区农机管理总站，312030，浙江绍兴）

近年来，插秧机技术不断进步，插秧效率稳步提高，但人工费用也在不断攀升，一个插秧机驾驶员工资基本上要500～600 元/d，且水稻田作业环境复杂，插秧机驾驶员技术水平参差不齐，插秧机作业精度、效率低，还容易造成机器空走，导致插秧成本居高不下，这也是柯桥区水稻机插率不高的原因之一。因此，柯桥区引进了自动驾驶插秧机进行应用试验。

1 试验目的

为更好推广插秧机自动驾驶技术，做到节工省本，提高全区机插面积，2021 年柯桥区开展了自动驾驶（俗称无人驾驶）插秧机引进试验工作。自动驾驶是农机实现无人作业的核心要素,在作业过程中，控制系统会根据设计好的行走路线，向插秧机的转向系统发出指令，让插秧机快速准确地修正前进方向，同时还会结合作业任务的特点，自动控制插秧机插秧节奏。为深入了解自动驾驶技术在插秧上的应用效果，柯桥区前后共进行了三次自动驾驶插秧机试验。

2 试验过程

第一次试验：2021 年5 月早稻播种季节，选择在兰亭街道联合村茹国民大户承包田内，采用久保田插秧机配联适自动驾驶设备，选用的水稻品种是中早39。试验过程中，一开始插种正常，定位精度基本能达到±2.5 cm，现场直线度比较好；但由于久保田插秧机与自动驾驶设备配置好以后第一次下田作业，自动驾驶插种只试验了50 m 左右就出现故障，整个自动驾驶系统不起作用，暂停了试验。

第二次试验：2021 年6 月单季晚稻播种季节，选择在兰亭街道黄贤村闾品质大户承包田内，仍旧采用久保田插秧机配联适自动驾驶设备，选用的水稻品种是越光。自动驾驶设备由于第一次试验出现故障，经厂方多次调整后，再次下田作业。试验开始阶段，插秧机能做到自动驾驶，插秧也正常，基本符合无人插秧要求；但在插种了333 m2左右后，插秧机出现部分空秧情况，经厂方人员调试后，这个空秧情况仍多次出现，设备需回厂进行综合调试。

经过两次试验后，试验人员认为联适自动驾驶设备后置久保田插秧机现阶段还存在互相磨合的问题：一是自动驾驶设备不能控制自动转弯，只能做到控制直行自动驾驶，转弯的时候需要人工辅助，存在驾驶控制上的缺陷；二是自动驾驶插秧过程中经常性插空秧，说明中央控制器对插秧机的控制还没有完全调试到位，缺乏有效控制。对于这些问题，厂方经过调整后，应该能马上解决。尽管两次试验不是很理想，但是试验还是有所收获，在试验过程中，试验人员发现自动驾驶的直线度非常好，导航的精度还是可以的，基本能控制在±2.5 cm 范围内，这比人工驾驶有了很大的进步。

第三次试验：2021 年7 月连作晚稻播种季节，选择在兰亭街道黄贤村闾品质大户承包田内，新采用了星月神2ZG-8SA 高速插秧机配华测的NX507 自动驾驶设备，选用的水稻品种是宁88。这次试验比前两次有了一点进步，共插种了2 hm2左右。因为用的是北斗的导航系统，精度也能控制在±2.5 cm 范围内，插秧机基本达到了自动行走、自动转弯的目标，插秧机插秧速度也还可以，跟久保田插秧机速度差不多，基本插秧效率在0.26 hm2/h 以上。缺点是180°转弯的时候，没有像人工驾驶一样把方向打到底而实现迅速转弯，而是慢慢调整，导致转弯速度不够，转弯的地方会有1 m2左右的喇叭口出现空秧。试验人员跟厂方技术人员探讨后，一致认为需要软件开发人员修改软件，大概到2022 年插种时基本可解决上述问题。

3 试验效果

总的来讲，三次试验有得有失，但基本达到了自动驾驶插秧机试验的要求：一是实现自动驾驶插秧，插秧机上只需要一个送秧人员即可；二是实现精度控制，自动驾驶的精度都能控制在±2.5 cm 范围内，而人工驾驶一般都在±10 cm 左右；三是实现了后台作业轨迹记录，为后期管理提供数据支撑。

4 试验总结

4.1 经济效益分析

（1）土地增效收益。在插秧作业中，通过自动控制系统自动调节间距，减少作业中的重复和遗漏，可提高土地利用率3%左右。以柯桥区水稻种植为例，单季晚稻产量为9 750 kg/hm2，连晚产量为6 750 kg/hm2，平均产量为8 250 kg/hm2，稻谷平均价格为3 元/kg，按提高土地利用率3%计算，可增加收入742.5 元/hm2。

（2）人工节约收益。一个插秧机驾驶员人工费用基本上要500～600 元/d，按平均550 元/d、插种效率2.67 hm2/d 计算，可节约人工费用约206 元/hm2。

（3）其他收益。基于自动驾驶直线度好、交接行稳定的特点，可减少种子、肥料、农药、油料的浪费，同时也减少伤苗、漏收和打药重漏带来的经济损失。综合效益可提高225 元/hm2左右。

综上所述，使用自动驾驶插秧机大面积插种，可平均增收1 173.5 元/hm2。

4.2 自动驾驶推广分析

经过自动驾驶插秧机的试验，发现现阶段不同品牌的自动驾驶设备只要与各品牌插秧机再进行磨合调整就可大规模推广，硬件都已成熟，软件控制上还有些小问题，但实现插秧机自动驾驶已不难。

试验中，在插秧机上安装了三个部件：一是控制器，集成了高精度惯导系统的接收机及控制器，安装在驾驶室内，能够接收基站信号，并精确定位出插秧机当前位置；二是显示器，可进行管理操作，固定在车内右侧；三是电动方向盘，更换原车方向盘，由系统给出的指令直接控制方向盘转动，最终达到转向的自动控制。根据驾驶和作业原理，只要把这些设备安装在收割机、拖拉机、自走式喷雾机等农业机械上，对这些农业机械进行适当的改造，基本也能实现无人驾驶，真正做到精耕细作，实现农机智能化作业。