农机自动导航技术日渐成熟,市面上现有的农机导航产品为许多农场带来了较好的经济效益,广泛应用于农田插播、施肥喷洒、收割等作业过程,有利于田间作业精度的提高,降低人力成本,提高工作效率。但现有的农机导航产品只能与部分型号的旱地拖拉所配套使用,缺少一套适用于插秧机作业的自动导航产品。国内外学者对插秧机自动导航系统的研究取得很大进展,但也存在一些问题,其导航系统转向执行机构通用性差,只能在固定型号的插秧机上安装使用;多数导航系统不具有路径规划功能,虽然农机自动导航系统地头转向以及路径规划控制技术的研究有所突破,但是相关研究进展仍然比较缓慢,现阶段农业导航领域的路径规划仍然停留在在作物行跟踪以及地头转向无约束最优路径规划阶段。为实现插秧机在水田作业环境下的自主导航控制,研制适用于插秧机自动导航系统,本文在系统中转向执行机构的通用性和自动导航路径规划控制算法设计这两方面进行研究,其中转向执行机构的设计主要以电控方向盘的设计为主。主要研究内容包括以下方面:(1)自动导航电控方向盘设计。基于乘坐式插秧机的结构特点设计一款电控方向盘,该方向盘能够在多款插秧机上安装使用,通用性高。电控方向盘设计包括传动方式的选择、各项参数的计算以及强度校核等。为保证方向盘结构紧凑,方向盘使用齿轮传动的方式进行设计。方向盘在插秧机上采用V型摩擦块进行固定,摩擦块与方向盘之间安装位置可调,确保方向盘与插秧机转向轴安装时不存在干涉等情况。设计的方向盘暂且未有成品,为确保方向盘在插秧机上的安装方法可行有效,使用约翰迪尔AutoTrac自动导航系统作为测试对象,在南北方田间试验中,自动导航插秧机作业效果及稳定性优于人工驾驶,直线导航的平均绝对横向偏差为2.6cm,标准差为1.75cm。试验结果该安装结构不影响其导航性能。(2)导航系统路径规划控制算法的研究。提出了一种基于局部坐标系的导航路径规划控制方法,优化插秧机地头转向控制和导航路径。讲述局部坐标系的计算方法。最后基于AutoTrac自动导航系统对上述导航路径规划控制进行田间试验。试验结果表明:插秧机沿着预先设置的导航路径行走作业,在直线路径段插秧机行走轨迹的平均绝对偏差为2.52cm,标准差为3.88cm,最大横向偏差为13.74cm,符合导航系统的导航精度要求,该导航系统路径规划控制精度达到水田作业精度要求。