拖拉机自动驾驶平台的研究 分类

履带式拖拉机的智能化控制技术研究随着科技的不断发展，农业领域也在加速实现智能化。

作为农业机械化的重要组成部分，履带式拖拉机在农业生产中扮演着关键角色。

因此，对履带式拖拉机的智能化控制技术进行研究和改进，对于提高农业生产效率和降低人力成本具有重要意义。

一、智能化控制技术的意义传统的履带式拖拉机由驾驶员操纵，其操作依赖于经验与技巧。

然而，在现代化农业生产中，农民和农机操作员更加注重高效率和精确性。

智能化控制技术的应用可以消除人为因素的干扰，保证操作的准确性和一致性。

智能化控制技术可以使拖拉机实现自动化操作，提高工作效率，减少人力成本。

通过传感器和控制系统的配合，履带式拖拉机可以自主感知环境，根据所获取的信息进行智能决策，实现自主导航和自动驾驶，减轻人工操作负担。

此外，智能化控制技术还可以提高拖拉机的安全性。

通过实时监测拖拉机的状态和环境，并能够及时做出反应，减少事故的发生，保护农民和农机操作员的安全。

二、智能化控制技术的关键要素1. 传感器技术：传感器是智能化控制技术的重要组成部分。

通过安装在拖拉机上的各种传感器，如测距传感器、陀螺仪、倾角传感器等，可以实时获取拖拉机周围的环境信息，如地形、障碍物、速度、姿态等。

这些数据为拖拉机的智能化决策提供了重要的基础。

2. 控制系统：智能化控制技术离不开一个高效的控制系统。

控制系统由计算机、软件和硬件构成，负责获取和处理传感器数据，进行逻辑判断，并输出相应的控制信号，实现拖拉机的智能化操作。

控制系统需要具备高性能的处理能力和快速的响应速度，以确保拖拉机的操作准确性和稳定性。

3. 自主导航技术：自主导航技术是智能化控制技术的关键技术之一。

借助全球定位系统（GPS）和惯性导航系统，拖拉机可以实现精确定位和航迹规划。

通过预先设置农田地图和路径规划算法，拖拉机可以自主导航，在没有驾驶员操控的情况下按照预定的路径行驶，并根据环境变化做出相应的调整。

4. 人机交互技术：智能化控制技术要求拖拉机与操作员之间能够进行高效的沟通和交互。

农机自动驾驶简介演示汇报人：日期:目录CATALOGUE•农机自动驾驶技术概述•农机自动驾驶关键技术•农机自动驾驶技术实施流程•农机自动驾驶技术应用案例分析•农机自动驾驶技术面临的挑战与未来发展趋势•农机自动驾驶技术对农业现代化的影响与贡献01CATALOGUE农机自动驾驶技术概述农机自动驾驶技术是指利用先进的传感器、控制器和导航系统等设备，实现农业机械在作业过程中的自主驾驶、自动导航和智能控制等技术。

背景：随着农业现代化进程的加速和劳动力成本的上升，农业生产对自动化、智能化技术的需求日益增长，农机自动驾驶技术应运而生，成为现代农业发展的重要方向。

定义与背景第一阶段（20世纪80年代-2000年）初步探索阶段，主要研究领域包括自动牵引车、自动收割机等简单农机自动化驾驶技术。

技术发展历程第二阶段（2000年-2010年）技术成熟阶段，随着全球定位系统（GPS）、惯性测量单元（IMU）等技术的突破，农机自动驾驶技术得到了广泛应用，如精准农业中的自动播种、施肥等。

第三阶段（2010年至今）智能化发展阶段，随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，农机自动驾驶技术逐渐向高度智能化、多功能化方向发展，实现了对农田环境的实时感知与决策、路径优化等功能。

应用场景：农机自动驾驶技术可应用于农田耕种、播种、施肥、喷药、收割等各个环节，提高农业生产效率和质量，降低生产成本和劳动强度。

优势1. 提高生产效率：农机自动驾驶技术可实现24小时不间断作业，提高农业生产效率。

2. 降低劳动成本：通过自动化驾驶技术，减少对熟练驾驶员的需求，降低人力成本。

3. 提高作业质量：利用高精度导航系统和传感器技术，实现精确播种、施肥等作业，提高作业质量。

4. 改善工作环境：自动化驾驶技术可减轻驾驶员的劳动强度，改善工作环境，提高农业生产安全性。

农机自动驾驶的应用场景与优势02CATALOGUE农机自动驾驶关键技术传感器技术用于检测周围的障碍物和动态环境，提供距离、速度和方向信息。

拖拉机自动驾驶及控制技术刘成强;林连华;徐海港【摘要】为实现拖拉机的自动驾驶和智能控制,满足国内大型机具对动力机械的需求,从智能导航、自动驾驶与操控协同、数据采集及监控自检、智能系统集成等方面开展模块化开发,实现了拖拉机自动行走、自动调头、自动避障、路径智能规划以及智能决策等生产作业功能,且能满足拖拉机复合农田作业的需求.【期刊名称】《农业工程》【年(卷),期】2019(009)004【总页数】5页(P87-91)【关键词】拖拉机;智能;控制;协同【作者】刘成强;林连华;徐海港【作者单位】山东时风[集团]有限责任公司,山东聊城252800;山东省主要农作物机械化生产装备协同创新中心,山东青岛266109;农业部农机动力和收获机械重点试验室,山东聊城252800;山东时风[集团]有限责任公司,山东聊城252800;山东省主要农作物机械化生产装备协同创新中心,山东青岛266109;农业部农机动力和收获机械重点试验室,山东聊城252800;山东时风[集团]有限责任公司,山东聊城252800;山东省主要农作物机械化生产装备协同创新中心,山东青岛266109;农业部农机动力和收获机械重点试验室,山东聊城252800【正文语种】中文【中图分类】S2190 引言随着我国农业结构的调整和农产品市场的国际化，农村土地逐步向集约化经营发展，农业生产模式也逐步规模化、大型化，市场对大型拖拉机的需求不断增加，《中国制造2025》对农业装备提出新要求[1]。

十九大提出的实施乡村振兴战略，就是对农民群众美好生活需要最为真切的呼应。

新农村建设、新型农民不仅需要新型农机，更需要智能农机、智慧农场和智慧合作社[2]。

国外农场无人机运维作业和管理模式，倒逼着我国动力机械的结构升级和自动驾驶技术的升级。

凯斯Magnum无人驾驶概念拖拉机在传统拖拉机基础上，通过配合使用GPS和用于超精准导引和实时记录传输现场数据的最精确卫星校正信号，可实现远程配置、监测及操作设备，在展会上展出的国外高端样机价格昂贵，因地制宜地开发适应中国农村特点的、中国国情的自动驾驶及智能控制拖拉机非常必要，智能控制、数据采集和自动协同等关键技术亟需突破，以推进产业升级[3-6]。

农机自动驾驶解决方案现代农业领域一直在寻求更高效、智能的解决方案，以提高农作物的产量和农民的收益。

近年来，农机自动驾驶技术逐渐成为解决方案的热点之一。

本文将介绍农机自动驾驶的原理、应用场景和优势，以及目前的问题和未来的发展趋势。

一、农机自动驾驶原理农机自动驾驶是指利用先进的传感器和控制系统，使农机能够在没有人工干预的情况下，自主地完成农田作业。

其核心技术包括导航定位、环境感知和智能决策。

1.导航定位：农机自动驾驶系统通过全球卫星导航系统（GNSS）和惯性测量装置（IMU）等技术，实时获取农机的精准位置和姿态信息。

同时结合地图数据，可以确定农机的行驶路径和作业区域。

2.环境感知：农机自动驾驶系统利用雷达、摄像头、激光雷达等传感器，实时感知周围环境的障碍物、地形等信息。

通过数据融合和算法处理，可以有效识别和分析作业区域的特征，为后续的决策提供依据。

3.智能决策：农机自动驾驶系统基于实时的环境感知数据和预设的作业任务，通过算法进行智能决策。

比如根据地块形状、土壤条件等，自动规划最佳的行驶路径和作业策略，以确保高效、精准地完成农事作业。

二、农机自动驾驶的应用场景和优势农机自动驾驶技术在农田作业中有着广泛的应用场景，包括播种、施肥、喷药、除草等。

相比传统的人工操作，农机自动驾驶具有以下优势：1.提高作业效率：农机自动驾驶可以实现24小时不间断作业，减少人力需求和作业时间，显著提高作业效率。

农民可以合理安排时间，同时减少疲劳对作业效果的影响。

2.精准作业：农机自动驾驶可以根据农田的地形、土壤条件等因素，实现精准的作业。

通过传感器和算法的组合，可以调整作业参数，根据实际需求进行施肥、喷药等操作，避免过度或不足的情况。

3.资源节约：农机自动驾驶可以根据实时数据和算法进行智能决策，避免浪费农资和资源。

比如在施肥作业中，根据土壤养分状况和作物需求，合理调整施肥量，最大限度地提高农作物的产量和品质。

三、农机自动驾驶的问题与挑战尽管农机自动驾驶技术在提高农业生产效率方面有着巨大潜力，但目前仍存在一些问题和挑战。

国外农机自动驾驶发展情况
张传胜
【期刊名称】《农机质量与监督》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】农机自动驾驶可以有效提高农业生产效率和农民的收入,已经成为现代农业发展的趋势。

近年来,我国农机自动驾驶技术快速发展,农机自动驾驶呈现爆发式增长,应用范围不断扩大。

国外发达国家在农机自动驾驶方面的研究相对较早,在实际应用中也取得了一定的成果。

本文从农机自动驾驶的定义、法律法规、技术标准和政策支持等方面介绍了国外主要发达国家的农机自动驾驶发展情况,以期为我国农机自动驾驶发展提供有益的借鉴和启示。

【总页数】2页(P32-33)
【作者】张传胜
【作者单位】农业农村部农业机械化总站
【正文语种】中文
【中图分类】F32
【相关文献】
1.加快农机合作社发展提升农机社会化服务水平——靖宇县农机社会化服务和农机合作社发展情况调查
2.要重视农机化在发展现代农业中的作用——关于加快农机化发展、促进现代农业发展进程情况的调查
3.国有农场农机产权改革加速农机具更新的实践与探索——黑龙江省友谊农场农机改制促进农机化发展情况调查
4.
结合县情努力探索山区农机化发展模式抓住机遇加快提高农机化发展水平——金沙县农机化示范区建设情况综述5.国外推动车辆自动驾驶发展情况研究
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智能农机专题SPECIAL2019.10农 机 科 技 推 广AGRICULTURE MACHINERYTECHNOLOGY EXTENSION伴随着越来越多的新技术应用到农业领域，我国农机信息化、智能化水平越来越高，农机导航自动驾驶就是当前发展较快的一个典型案例。

通过在农机上安装导航自动驾驶系统，依靠高精度卫星定位装置获取农机位置、姿态和航向信息，对所获信息进行分析，驱动液压阀或电机来控制转向装置进行路线修正，就可以实现农机按照规划路线自动驾驶行驶作业。

这样不用驾驶员操作就可以完成耕作、播种、喷药等田间作业，不仅可以缓解驾驶员的疲劳，还可以降低作业成本和时间。

然而新产品新技术前期往往因为产品标准不完善、缺乏有效的产品评价手段等因素，难以快速推广应用。

经调查目前国内仅黑龙江省农垦鉴定站1家开展了农机导航自动驾驶系统的试验鉴定工作，以具有导航自动驾驶功能的农机产品为整体评价对象的检验、鉴定或认证尚属空白。

因此分析农机导航自动驾驶实际情况，对具备导航自动驾驶功能的农机产品开展产品认证评价有利于新技术应用推广，很有必要。

本文分析了我国农机导航自动驾驶系统分类、产品标准建设情况，介绍了产品认证相关知识，并从认证机构的角度对产品认证方案进行了策划。

一、农机导航自动驾驶产品现状1.农机导航自动驾驶系统现状 农机通过安装导航自动驾驶系统从而具有导航自动驾驶功能，行业内按照导航自动驾驶系统的安装时间节点不同分为前装和后装。

前装即在出厂前安装导航驾驶系统；后装是用户购买农机后自行加装导航自动驾驶系统，目前市场上后装产品居多。

后装是对农机的改装，包含供应商提供的产品和改装服务，因此后装质量受农机原本性能、导航自动驾驶系统质量、安装人员素质等诸多因素影响，加之改装是用户个人行为，所以对后装产品开展单纯的检验或认证评价意义不大。

前装由整机厂来完成导航自动驾驶系统的安装调试，产品标准化程度、质量可控性高，而且整机厂在产品设计初期就可以将导航功能作为整机的一部分来考虑，系统集成性好，也便于后续产品功能扩展、提升。

基于北斗导航的自动驾驶系统在轮式拖拉机上的应用摘要：目前农业机械以大型化、高效化、智能化、自动化、作业精细化、电液一体化为主流，基于北斗导航系统的农机自动驾驶控制技术是现代农业生产的一个重要组成部分，作为农业机械智能化装备的关键技术之一，同时农机自动导航技术是开展精准农业和智慧农业实践的前提与技术保障。

介绍了基于北斗导航的自动驾驶系统的组成及其工作原理，阐述了基于北斗导航自动驾驶系统在轮式拖拉机上的应用，分析了北斗农机自动驾驶系统相对于国外同等产品的优势。

关键词：北斗导航；自动驾驶系统；现代农业；精准农业；智慧农业；农业机器人；农业应用引言我国农业机械中使用的导航系统以 GPS 为主，系统稳定性和安全性方面存在着一定风险。

目前我国北斗导航系统已经开始投入使用，国家已经推出一系列基于北斗导航的补贴政策。

因此，基于北斗导航智能系统是开展精准农业和智慧农业实践的前提与技术保障。

卫星导航自动驾驶技术的推广应用将促进农业高新技术的推广应用与发展，提高作业精度，提高土地利用率，减轻机手劳动强度，延长作业时间，带来经济效益，促进现代农业发展。

农机自动导航控制技术应用研究与实践，是现代化农业生产的实际需求与迫切愿望。

我国自主研发的北斗卫星导航技术的高速发展，为北斗应用开发平台的建设提供了数据基础和北斗应用经验，也进一步加快了农机自动导航控制技术在耕作、播种、施肥等农业生产过程的应用。

1 北斗导航自动驾驶系统的组成结构及原理1.1 总体构架北斗农机导航自动控制系统主要由自动驾驶控制系统一般由触摸屏、控制器、电动方向盘、前轮转向传感器、GPS定位系统、网络基准站组成。

网络基准站接收机将接收到的空间卫星发射的实时卫星数据通过电台/4G传送至用户观测站，用户观测站的接受机接受并实时解算当前位置坐标，并将自位置坐标与基准站传来的位置数据比较，得出观测数据的可靠性及计算结果的收敛性，以此为依据对解算结果进行分析，减少冗余观测量，增加观测结果的可靠性。

四轮转向液压底盘自动驾驶系统设计范晓冬;魏新华【摘要】针对“精准农业”的作业需求，为提高植保机械的作业精度，降低驾驶人员的工作强度，设计了一种四轮转向液压底盘自动驾驶系统。

该系统主要由车载电脑、行车控制器、RTK－DGPS 采集装置、电控液压转向装置及行车状态采集装置等组成。

行车状态采集装置采集行车参数信息并基于 iCAN 通信协议进行系统通信。

车载电脑根据导航控制模型和各传感器实时参数生成控制指令，行车控制器根据车载电脑指令根据四轮车运动模型生成电控信号，并通过各电磁阀控制液压马达和转向油缸实现对底盘4个轮的转向。

试验结果表明：当底盘前进速度为2m／s 时，平均跟踪误差不超过0．04m。

%According to the operation requirement of "precision agriculture", in order to improve the accuracy of the plant protection machinery operation , reduce the work intensity of drivers , this paper designs a kind of four wheel steer-ing hydraulic chassis automatic driving system .This system mainly includes the vehicle computer , the driving controller , the RTK-DGPS collection device , the electric control hydraulic steering device , the driving state collection equipment and so on .The driving state acquisition device collects the driving parameter information and communicates with the vehi -cle computer based on the iCAN communication protocol .The on-board computer according to the navigation control model of each sensor and real-time parameters to generate a control command , the driving controller according to the in-structions of the on-board computer according to four wheel vehicle motion model to generate control signalsand through the electromagnetic valve control hydraulic motor and steering oil cylinder on the chassis of a four wheel steering control . Test results showed that:when forward speed is 2 m/s, the average tracking error is no more than 0.04m.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P253-258)【关键词】四轮转向;液压系统;CAN总线;RTK-DGPS;自动驾驶【作者】范晓冬;魏新华【作者单位】江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏镇江212013;江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏镇江 212013【正文语种】中文【中图分类】S219.032;S49农业机械智能化、自动化是“精准农业”的发展方向。

农用拖拉机田间路径规划及辅助驾驶系统设计
李丽冬
【期刊名称】《农机使用与维修》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】农业拖拉机田间路径规划和辅助驾驶效果对整个农机作业的质量与效率有着重要的影响。

针对农业生产特征,以提升农业拖拉机田间作业信息化程度为突破口,开展拖拉机田间作业路线规划及辅助驾驶系统设计。

阐述了该系统的工作原理与总体结构,系统的功能,软件部分以及系统的具体设计功能,并对该系统的实际应用进行了试验。

试验结果表明在田间作业中套式法行走方式为最佳行进路线,能实现在轨迹追踪中尽可能地减小转弯半径。

【总页数】3页(P39-41)
【作者】李丽冬
【作者单位】龙江县哈拉海乡乡村振兴发展中心
【正文语种】中文
【中图分类】S219
【相关文献】
1.自动导航拖拉机田间作业路径规划与应用试验
2.基于北斗导航技术的农用车田间定位与作业路径规划
3.无人驾驶农用运输车路径规划研究
4.无人驾驶拖拉机田间路径规划方法研究
5.拖拉机自动驾驶全局路径规划算法研究
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拖拉机自动辅助驾驶系统导航精度要求和试验方法1. 引言1.1 背景介绍随着农业机械化水平的不断提高，拖拉机作为农业生产中不可或缺的重要工具，扮演着至关重要的角色。

传统的人工驾驶模式存在着效率低、劳动强度大等问题，限制了拖拉机在农业生产中的应用。

为了解决这一问题，自动辅助驾驶系统应运而生。

自动辅助驾驶系统是利用先进的传感器、控制器和导航技术，对拖拉机进行自动驾驶和智能操控，从而提高作业效率、降低劳动强度，实现农机作业的智能化和自动化。

而其中的导航精度则是保证系统正常运行的基础，直接影响着作业精度和效率。

通过研究拖拉机自动辅助驾驶系统的导航精度要求和试验方法，可以进一步完善系统的设计和性能，提升拖拉机在农业生产中的应用效果。

对导航精度要求进行深入探讨和试验研究具有重要的研究意义和应用价值。

1.2 研究意义拖拉机自动辅助驾驶系统的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高农业生产效率。

拖拉机作为农业生产中不可缺少的工具，自动辅助驾驶系统可以帮助农民进行种植、施肥、收割等作业，提高作业效率和质量，从而减少人力成本，提高农业生产效率，推动农业现代化发展。

2. 提升农业生产安全性。

自动辅助驾驶系统可以减少人为操作过程中可能存在的人为错误和事故风险，降低事故发生率，保障农业生产过程中的安全性，保护农民的生命财产安全。

3. 推动农业技术创新。

研究和开发拖拉机自动辅助驾驶系统需要各种先进的技术和专业知识，推动了农业科技的进步和不断创新，为农业现代化提供了新的技术支持。

拖拉机自动辅助驾驶系统的研究意义不仅在于提高农业生产效率和安全性，更重要的是促进农业技术的创新与进步，推动农业现代化的发展。

2. 正文2.1 自动辅助驾驶系统概述自动辅助驾驶系统是一种在拖拉机上安装的先进技术，旨在提高拖拉机的驾驶效率和安全性。

该系统通过集成了传感器、摄像头、雷达等设备，可以监测拖拉机周围的环境信息，并实现自动化驾驶功能。

自动辅助驾驶系统能够为驾驶员提供实时的道路信息和车辆状态，帮助驾驶员做出更明智的驾驶决策。

农机自动驾驶行业研究报告摘要一、农机自动驾驶的定义、分类与技术原理（一）农机自动驾驶的定义农机自动驾驶基于北斗导航定位、物联网信息采集、农机农艺融合等底层技术，是一套通过自动控制算法控制农业机械按规划路径实现自动化作业的系统。

通过推广应用农机自动驾驶系统，可有效降低农机手的劳动强度，提高农机的作业效率和作业质量，并实现农机作业成本的降低。

（二）农机自动驾驶的分类按控制方式划分，农机自动驾驶系统可分为电动方向盘式和液压转向式两大类型。

目前，在我国的农机行业推广实践中，几乎皆为电动方向盘式。

主要是由于液压转向式的改装比较复杂，成本高，特别是对农机本体的液压系统清洁度要求苛刻。

对应地，电动方向盘式的改装简单，成本也低。

（三）农机自动驾驶的技术原理农机自动驾驶系统包含三个核心元素：物理部件、智能部件和联接部件。

物理部件主要承担执行器的功能。

例如，电动方向盘式系统是将电动方向盘固定在农业机械的方向盘安装轴上，在接收到控制信号后，电机输出扭矩驱动方向盘安装轴转动，从而实现转向、控制行走路径等功能。

液压转向式系统则将电磁液压阀安装在控制农机转向的液压油路上，在接收到控制信号后，电磁阀通过移动液压阀芯实现相关功能。

智能部件主要承担信息采集、人机交互、智能运算等功能。

例如，安装在农机上部的智能接收机，内置北斗导航定位模块，为算法输入农机的实时位置信息；安装在农机前部的陀螺仪角度传感器，为算法输入农机的速度、方向等信息，并在北斗导航定位信号不佳时提供离线计算冗余；安装在农机内部的智能导航终端，通过人机交互界面为算法输入任务信息。

最终，算法在综合各方面的输入信息后进行运算，并驱动物理部件自动执行指令。

联接部件主要承担信息传输功能。

例如，农机自动驾驶系统各部件通过Can-Bus总线进行互联和信息交换，智能接收机一般还内置了SIM卡，可以向农机厂家或自动驾驶系统生产商定时传输农机生产数据，包括行驶轨迹、作业面积、发动机载荷、故障报警、油箱余量等。

拖拉机自动转向最优控制方法的研究作者：蔡信龙来源：《农业与技术》2013年第12期摘要：拖拉机的转向控制是实现其自动驾驶的重要环节，而拖拉机自动驾驶（自动转向）控制点的选择将直接影响其工作效果。

分析讨论控制点的选择，建立起以拖拉机跟踪直线行驶时的运动学模型和动力学模型，并针对这2种模型，研究其自动转向最优控制方法具有很强的现实意义。

关键词：拖拉机；自动转向；最优控制；研究中图分类号：S219 文献标识码：A拖拉机的自动转向技术发展至今已经有近1个世纪的时间，20世纪90年代以来，传感器、计算机、车辆等相关技术得到不断发展与完善，这使得拖拉机自动转向技术也得到了明显的发展。

拖拉机在实现各种机械化作业过程中充当动力这一重要角色，尤其是在农业生产中被广泛应用，是一种重要的动力机械。

拖拉机与副装的、牵引的各种农具搭配在一起能够完成大部分的田间作业，更好的实现精耕细作。

然而，在实际生产生活当中，由于拖拉机的作业环境非常复杂，农机操作手水平有限等各种因素，拖拉机的优越性没有得到足够的体现，对此，研究拖拉机的自动驾驶技术相当关键，而自动转向是自动驾驶的重要一环。

下面对拖拉机自动转向最优控制方法相关内容进行简单分析：1 选择控制点拖拉机作为一种动力装备，主要是牵引附带的机械前行。

要对其自动转向最优控制方法进行研究。

因此，控制点的选择位置应该处于拖拉机后轴中心上（质心），通过对此位置的控制实现自动转向。

选择这个关键控制点，可以很好避免分析、研究拖拉机所受到的各个方向不同的力而使得研究对象简单化。

只要针对其质心就能够建立起拖拉机运行的动力学方程，再推导出相应的运动学关系式，就能够实现对其自动转向最优控制方法的研究。

2 两种研究模型2.1 拖拉机动力学模型选择质心处为控制点，并且借助线性代数的知识建立数学模型进行研究。

动力学模型的研究需要测量计算的物理量有：拖拉机的质量m、拖拉机绕质心横向摆动的转动惯量M、前后轮中心距离质心的距离L1和L2、拖拉机行驶速度v、前轮所受滚动阻力F、前后轮的侧偏刚度K1和K2、拖拉机横摆角速度w等；然后对所得的各种参数进行系统分析。

履带式拖拉机的智能控制系统设计与优化履带式拖拉机是一种广泛应用于农业生产的重要机械设备，它具有较强的越野能力和承载能力，为农民提供了卓越的助力。

随着科技的不断发展，智能控制系统的设计和优化变得越来越重要，它可以提高拖拉机的自动化程度、节约能源和提高生产效率。

一、设计目标在进行履带式拖拉机智能控制系统的设计时，我们需要明确设计目标，从而为后续的优化和改进提供明确的方向。

1. 自动驾驶功能：设计一个能够自动驾驶的拖拉机控制系统，使其能够在特定场景下自主驾驶，提高作业效率和安全性。

2. 能源节约：通过优化控制算法，减少不必要的能耗，降低燃料消耗量，实现能源的有效利用。

3. 效率提升：提高拖拉机的工作效率，减少人力和时间成本，使农民能够更高效地完成农业生产任务。

二、智能控制系统设计1. 传感器系统：在拖拉机上安装必要的传感器，如激光雷达、红外线传感器、GPS导航等，实时感知拖拉机周围的环境和当前位置。

2. 数据采集和处理：将传感器采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，为后续的控制和决策提供基础。

3. 控制算法：基于传感器数据和预设的目标，设计合适的控制算法，实现拖拉机的自动驾驶和自动化作业。

4. 通信系统：与农场管理系统或中央控制中心进行信息交互，实现远程监控和指令传递。

5. 用户界面：设计一个友好的用户界面，供操作人员进行监控和操作，提供实时的工作状态和报警信息。

三、智能控制系统优化1. 路径规划：通过对地理数据的分析和优化算法的运用，确定最佳的路径规划方案，保证拖拉机能够高效地在农田中行驶，避免重复作业和跨越农作物。

2. 能源优化：通过改进控制算法、减少不必要的能耗和优化发动机的动力输出，实现能源的最优利用。

例如，根据土地条件和重量负荷，动态调整发动机的工作状态，减少能源浪费。

3. 故障诊断和维护：将传感器数据与故障数据库进行比对，利用人工智能技术进行故障诊断，提前预知拖拉机可能出现的故障，并给出故障排除的建议。

自动驾驶技术的研究和应用随着人工智能和机器学习等技术的飞速发展，自动驾驶技术已逐渐成为领域中的热门话题，并引起了世界各地科技公司和相关研究机构的关注。

自动驾驶技术的研究和应用不仅有利于提高交通安全性，还可以实现城市交通的智能化和优化，提升交通效率，改善人们的出行体验。

本文将就自动驾驶技术的研究现状和应用前景进行探讨，并按类划分章节，为读者提供更全面的了解。

一、自动驾驶技术的研究现状自动驾驶技术的研究早在20世纪50年代就开始了，但直到近年来，这项技术才得以真正得到突破性的发展。

目前，世界各地的科技公司和研究机构都在积极开展自动驾驶技术的研究工作，以期尽早实现这项技术的商业化应用。

1.自动驾驶技术的基础自动驾驶技术的基础是计算机视觉和机器学习等技术。

计算机视觉技术可用于实时识别车辆周围的环境和道路状况，包括识别红绿灯、识别路标和车道线等。

机器学习技术可用于训练自动驾驶系统，使其能够识别和应对不同的道路情况和交通状况。

通过这些技术的应用，自动驾驶系统可以更准确地感知周围的环境，更快速地做出判断和决策。

2.自动驾驶技术的分类根据技术应用领域的不同，自动驾驶技术可分为以下几类：（1）高速公路自动驾驶技术。

高速公路自动驾驶技术是自动驾驶技术中应用最广泛的一种。

该技术基于先进的雷达、摄像头和传感器等技术，可实现车辆在高速公路上自动驾驶，包括自动减速、自动超车、自动变道等功能。

（2）城市道路自动驾驶技术。

城市道路自动驾驶技术是较新的一种自动驾驶技术，与高速公路自动驾驶技术相比，其面临的挑战更多。

城市道路上的交通流量和状况更为复杂，同时，城市道路周围的环境和路况也更加多变。

因此，城市道路自动驾驶技术需要更为先进的传感器和计算机视觉技术等支持。

（3）无人机自动驾驶技术。

无人机自动驾驶技术在航空领域的应用也越来越广泛。

无人机自动驾驶技术可用于自主地控制和飞行，自动规避障碍物，完成一些较为危险或复杂的任务，如搜救、检测和编织任務等。

2024年第1期农机使用与维修103㊀基于机电一体化技术的精准农业机械应用研究李祝庆(湖南化工职业技术学院,湖南株洲412300)摘㊀要:随着我国实体制造业和农业机械化水平的不断提高,农业机械逐渐向着更加智能化㊁精准化的方向发展,其中,机电一体化技术作为推动农业机械发展进步的关键技术之一,可有效提高我国农业机械的技术水平,促进农业生产的标准化程度㊂基于此,该文结合机电一体化在精准农业机械领域的运行模式,阐述机电一体化对精准农业机械的影响,分析了机电一体化技术在该领域的应用现状,并对机电一体化技术在精准农机领域发展方向进行了展望㊂关键词:机电一体化;精准农业机械;应用现状;发展趋势中图分类号:S220.2㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Adoi :10.14031/ki.njwx.2024.01.028Research on the Application of Precision Agricultural Machinery based on Mechatronics TechnologyLI Zhuqing(Hunan Chemicial Vocational Technology College ,Zhuzhou 412300,China)Abstract :With the continuous improvement of China's manufacturing industry and the level of agricultural mechaniza-tion,agricultural machinery is gradually evolving towards a more intelligent and precise direction.Among them,mecha-tronics technology,as one of the key technologies driving the advancement of agricultural machinery,can effectively ele-vate the technological level of agricultural machinery in China,promoting the standardization of agricultural production.In light of this,this paper combines the operational mode of mechatronics in the field of precision agricultural machiner-y,elucidating the impact of mechatronics on precision agricultural machinery.The paper analyzes the current applicationstatus of mechatronics technology in this field and provides a prospective outlook on the development direction of mecha-tronics technology in the domain of precision agricultural machinery.Keywords :mechatronics;precision agricultural machinery;application status;development trend作者简介:李祝庆(1970 ),男,湖南株洲人,本科,讲师,研究方向为机电一体化设计㊂0㊀引言随着电子信息和相关行业的快速发展,机电一体化技术已经在各个行业得到了广泛应用,极大地提高了我国制造业的生产率和标准化程度㊂近年来,基于国家相关政策的不断支持,农业生产作业过程中也逐渐与机电一体化技术相融合,在传统的农业机械产品上,通过电子技术㊁控制技术对其改进,简化了农业生产的作业流程,提高了农业机械的作业效率,同时,使农业机械的自动化㊁标准化水平得到明显提升,从而促进了农业机械化的高质量发展[1]㊂1㊀机电一体化技术1.1㊀概述随着半导体技术的发展,1960 1970年间逐渐形成了机电一体化技术(Mechatronics),该技术是机械工程㊁电子信息工程㊁软件工程和控制工程等多学科交叉融合而成的一门新技术㊂这项技术的核心意义在于将电子信息技术与机械产品设计融为一体,以提升机械设计产品的自动化水平和工作效能,从而提高机械设备的实际运行性能㊂1.2㊀技术特点通过在传统机械产品上增加电子控制和执行元器件,实现对机械产品功能的灵活控制,使得原本单一功能的机械设计产品具备更广泛的用途㊂在一个完整的机械技术产品中,机械结构仍然是其核心部件,机电一体化技术主要用于对原有机械结构的进一步精确控制和操作优化㊂为实现农业机械装备与机电一体化技术的有机结合,需对传统农业机械结构进行改进,提高精准农业机械与微电子技术㊁控制系统等电子信息技术的适配性[2]㊂2㊀机电一体化技术对精准农机的影响多种电子信息技术相互交叉㊁渗透最终形成现代机电一体化技术㊂与传统的农业机械结构相比,机电一体化技术利用其自身电子信息技术的优势,对机械结构上的关键部件实时监测并控制,使其发挥出农业机械的最大作业性能,对未来农业机械的发展规律产生较大影响㊂2.1㊀提高精准农机农作物生产能力机电一体化技术与精准农业机械相融合,保证了农业机械在农业生产作业中对作业信息和参数104㊀㊀农机使用与维修2024年第1期的有效采集,机械控制能力也有所提高,提升了运行效率,进一步使得农业机械能够更好地执行生产计划,间接提高农作物产量㊂2.2㊀改善精准农机作业方式机电一体化技术的应用能够有效降低农业机械作业的复杂程度㊂相较于传统农业机械,其机械结构运行和传动较为复杂,对驾驶员技术要求较高㊂为了更好地满足驾驶员的作业需求,精准农业机械通过机电一体化技术优势,利用传感器和处理器的信息处理能力,自动运行设定的作业步骤,还可根据实际作业条件与设定模型相比对,简化驾驶人员的处理时间,极大减轻了驾驶人员的劳动强度,降低农业机械操作难度,改善驾驶人员工作环境㊂3㊀机电一体化技术在精准农机领域研究现状㊀㊀3.1㊀提升作业性能方面利用机电一体化技术,对精准农业机械进行升级改造,主要是通过电子控制装置带动机械运动应用到农业机械中,以达到对农机精准控制的目的,提高农机作业效率和作业品质㊂以旱田㊁水田平整地作业为例,传统的农业平整机械在工作时,受到恶劣地表条件的影响,需要多次作业才能使田块地表相对平整㊂然而,结合姿态传感器监测技术㊁电控液压技术和控制技术,在农用平整机具上安装自动调平控制装置,仅需单次作业即可达到符合农艺标准的地表平整度,实现高标准㊁高效率的田间作业㊂通过卫星定位技术㊁视觉识别技术以及自动驾驶技术等手段,实现了农业机械在复杂作业环境下的精准控制,极大地解放了劳动生产力,同时也提升了作业质量㊂以上海司南卫星导航技术股份有限公司研发的基于电机方向盘的北斗高精度农机自动驾驶系统为例,AG360-GNSS农机自动导航驾驶系统综合了GNSS北斗卫星导航技术和电控液压转向技术,如图1所示,能够在车速3~8km/h的作业条件下,确保拖拉机的横向偏差不大于ʃ3cm㊂这一创新性系统充分体现了卫星导航㊁电控技术的结合,为提高农业机械作业效率和质量提供了可行的解决方案[3]㊂通过利用传感器技术和机械电子控制技术等手段,对精准农业机械的施肥和喷药装置进行改造㊂借助传感器模块实时监测田间各地块的地质和作物状况,以精确控制农机具的施肥和喷药量㊂同时,将执行模块与农机具的行驶速度相耦合,进一步提高中耕植保过程的作业质量㊂例如高速精图1㊀AG360-GNSS农机自动导航驾驶系统组成示意图量播种机,如图2所示,在播种机作业过程中,种子和肥料经过多次碾压,被均匀地播种在土壤中,有效减少了种子和肥料的浪费[4]㊂图2㊀约翰迪尔1590型高速精量播种机3.2㊀提高操作便捷性和作业可靠性方面融入机电一体化技术到农业机械中,能显著提高农业机械操作的可靠性㊂首先,在农业机械和农机具的关键部件上安装多个传感器,保证驾驶员实时掌握农业机械作业状态㊂在农业机械的作业过程中,一旦出现机械故障或某些异常状态,传感器能够实时获取各部件的数据信息㊂这些详细的状态和数据信息可以在农业驾驶室内或其他显示终端上显示,提醒农业机械操作人员关注异常状态,并及时解决各类事故隐患㊂例如,随着现代新型拖拉机在农机具上的广泛应用,现代化的拖拉机驾驶室装配有机械作业实时状态显示设备,能够随时帮助驾驶人员掌握机械当前的工作状态,如图3所示, Valtra G系列拖拉机可视化操作系统㊂通过在农业机械上安装摄像头㊁传感器㊁称重器等装置,驾驶员可以使用手机㊁电脑等工具随时查看农业机械和农机具关键工作部件的实时作业情况,极大提高了农业机械驾驶人员的操作便利性和作业可靠性㊂以上海交通大学与世达尔现代农2024年第1期农机使用与维修105㊀图3㊀Valtra G系列拖拉机可视化操作系统机公司合作研制的基于Android的农机导航管理系统为例,该系统可以对农业机械的运行参数㊁田间地理位置等进行实时显示,还可对导航和运行状况进行实时分析[5]㊂在农机上应用辅助控制系统,能协助驾驶员正确操作农业机械,防止操作不当㊁超速㊁超载等情况发生,降低作业时对机械本身造成的损伤[6]㊂辅助控制系统是指利用安装在拖拉机㊁联合收割机等农业机械上的传感器,收集运行数据,并结合预设算法对这些数据进行实时处理,从而提供辅助驾驶提示[7]㊂在司机操作不当的情况下,该系统能够通过发出声音㊁灯光等警告,提醒司机及时采取正确的操作㊂这一辅助控制系统的引入有助于提升驾驶员操作的方便性和安全性,同时减少在操作中对农业机械造成不必要的损坏㊂4㊀展望一是需要对农机进行持续的结构优化㊂设计时应考虑当地农业发展情况和作业条件,对农业机械进行调整和改进㊂使农机更好地适应当地的环境条件,提高其综合性能和适用性,满足当地农业的发展需求,缩小不同地区农业机械化发展水平的差距[8-9]㊂二是提高农机的智能程度并降低故障率㊂农业机械作为农业生产的关键支持,机械故障会直接造成粮食产量下降,对农业生产造成重大损失㊂随着科学技术的发展,机电一体化技术已经在农机装备上得到了广泛的应用,该技术可实现农业机械故障的实时预警,降低农业机械的故障率,从而增加农业机械的生产率,延长农业机械的使用寿命,以更好地支持农业生产[10]㊂三是提高农机具的整体性能,使其操作更加简单㊂机电一体化技术是一种将电子信息技术与机电设备结合起来的自动化控制系统,它利用计算机技术㊁传感器技术㊁微处理机㊁集成电路以及微机电系统等先进的电子信息技术,来实现对农业机械的控制和管理[11]㊂与传统的农业机械相比,该系统具有结构简单㊁功能强大㊁集成化程度高等特点,能够将农业机械的各个环节进行有效整合,在一定程度上解决传统农业机械存在的问题㊂电子信息技术在机电一体化系统中的应用,有效提高农业机械的综合性能,给农业机械的运行和后期维护带来了积极影响㊂5㊀结语本文主要针对基于机电一体化的精准农业技术装备进行了详细的调查研究,列举了大量的应用案例,并分析其各项性能参数及主要工作原理㊂同时,结合我国农业生产的整体发展趋势,对机电一体化技术在精准农业机械领域的应用进行展望,为精准农业机械领域的机电一体化发展提供了一定的参考㊂参考文献:[1]㊀张来高.机电一体化技术在农机领域的应用发展研究[J].河南农业,2023(2):59-61.[2]㊀罗锡文.对我国农业机械化科技创新的思考[J].农机科技推广,2019(2):4-7.[3]㊀赵小星,刘文浩,高维炜.基于电机方向盘的北斗高精度农机自动驾驶系统[C]//中国卫星导航定位协会,郑州市人民政府.卫星导航定位与北斗系统应用2019:北斗服务全球融合创新应用.测绘出版社,2019:5.[4]㊀周拴柱.机电一体化技术在农业机械上的应用及其促进作用[J].农机使用与维修,2021(5):33-34. [5]㊀胡鸿彬,李彦明,唐小涛,等.基于Android的农机导航管理系统研究与设计[J].农机化研究,2019,41(5):179-183.[6]㊀杨亚莉.智能化技术在机电一体化制造中的应用[J].电子技术,2023,52(10):360-361.[7]㊀温信子.机电一体化技术在工业机器人中的应用研究[J].南方农机,2023,54(21):161-163+174. [8]㊀王赞,何俊峰.智能制造背景下机电一体化技术的应用与发展[J].南方农机,2023,54(15):141-143+158.[9]㊀刘鑫鑫.机电一体化在农业机械工程中的应用[J].河北农机,2023(12):34-36.[10]李艳霞.现代化技术在农业种植中的应用研究[J].南方农机,2023,54(2):196-198.[11]黎永键,赵祚喜,关伟.MEMS传感器融合技术在农业工程的应用与前景[J].农业机械,2020,(1):111-114+118.(02)。

浅谈农机自动驾驶导航系统的工作原理发表时间：2019-04-08T12:30:21.053Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第34期作者：邹朝妃耿梅[导读] 随着精准农业概念的提出，计算机技术、导航系统技术等在农业机械装备上开始获得广泛的应用。

1、云南天地图信息技术股份有限公司云南省昆明市 6501012、云南圣周伟业空间科技有限公司云南省昆明市 650101 摘要：随着精准农业概念的提出，计算机技术、导航系统技术等在农业机械装备上开始获得广泛的应用。

农机自动驾驶导航系统已经成为现代农业的一个重要组成部分。

越来越多的地区开始使用自动驾驶导航系统进行农业的起垄、播种、喷药、收获等，大大提高了工作效率，降低了农业生产成本，从根本上增加了经济效益。

本文浅析自动驾驶导航系统的组成、工作原理、导航控制原理。

关键词：GNSS接收机、GNSS天线、导航控制器、、转角控制器、导航显示终端等。

一、自动驾驶导航系统工作原理基于卫星导航定位的自动驾驶导航技术直接驱动拖拉机的转向系统，除田间掉头外，在农机作业时可以代替人工操作方向盘（人工控制油门），实现自动驾驶。

自动驾驶导航的基本工作原理是：在导航显示终端（机载田间计算机）中，设定导航线，通过方向轮转角传感器、GNSS接收机、惯导系统获取拖拉机的实时位置和姿态，计算拖拉机与预设导航线的偏离距离和航向，然后通过导航控制器，驱动拖拉机的转向系即时修正拖拉机方向轮的行驶方向。

自动驾驶导航系统在拖拉机的作业过程中，不断进行"测量-控制"动作，使得拖拉机的行走路线无限接近于期望和预设的作业路径。

根据转向操控原理的不同，拖拉机自动驾驶导航可分为机械式自动驾驶导航和液压式自动驾驶导航两类，分别通过步进电动机和液压式驱动拖拉机的转向结构。

二、自动驾驶导航系统的组成自动驾驶导航系统的基本组成部分包括差分信号源、GNSS天线、无线数传电台、GNSS接收机、转角传感器、导航控制器、转向控制器、导航显示终端及导航控制软件等。