莴笋播种机的智能化控制系统设计与试验

摘要

【目的】针对传统莴笋人工播种效率低、作业精度差且种子粒径小易造成开沟深度不均、播种间距难以控制等问题，设计一种基于多传感器与多电机协同控制的莴笋智能化播种控制系统。旨在填补小粒径蔬菜种子(以莴笋为代表)专用精量播种控制系统的研究空白，提升莴笋播种作业的自动化与精准化水平。【方法】采用模块化设计思想，构建以STM32微控制器为核心的嵌入式硬件架构，完成控制系统软硬件开发。通过集成多模态传感单元实现环境感知信息融合处理，设计基于PCA9685驱动芯片与CD4052模拟多路选择器的多电机协同控制及编码器信号采集通道动态切换机制，提出融合姿态反馈的单级串级PID复合控制算法，保障系统在复杂地形条件下的作业平稳性；同时，搭载OLED显示模块与Android低功耗蓝牙交互终端，实现人机便捷交互。【结果】田间试验结果表明：该莴笋播种机在试验田中的开沟深度合格率为77.3%，漏播率为5.9%，出苗率达49.1%，单趟作业总耗时57 s，作业效率约为传统人工播种的3倍，且整机运行成本较传统人工播种方式显著降低。【结论】所设计的控制系统性能满足样机研制要求，可为小粒径蔬菜精量播种装备的智能化升级提供理论依据与技术支撑。

关键词

智能化 / 莴笋 / 播种机 / 小粒径种子 / 控制系统 / 设计与试验