机电一体化技术在农业机械上的应用及影响

    李美芳

    

    

    

    摘 要：机电一体化技术是现代工业发展的产物，有效的结合了社会发展所必需的主流科学技术，有利于促进学科间的融合和科技的进一步发展。将机电一体化技术应用于农业机械领域能有效促进农业机械向自动化和智能化发展，并显著提升农业机械的作业效率和可靠性，有利于农业生产以更科学的方式进行。

    关键词：机电一体化;农业机械;应用;影响

    中图分类号：S220文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.08.007

    Abstract： Mechatronics technology is the product of modern industrial development， which effectively combines the mainstream science and technology necessary for social development， and is conducive to promoting the integration of disciplines and the further development of science and technology. The application of mechatronics technology in the field of agricultural machinery can effectively promote the development of agricultural machinery to automation and intellectualization， and significantly improve the operational efficiency and reliability of agricultural machinery， which is conducive to agricultural production in a more scientific way.

    Keywords： mechatronics; agricultural machinery; application; impact

    農业作为我国的基础产业，直接影响到国民经济的稳定性，农业机械作为我国农业发展的必须力量，其技术实力直接决定了农业产量与经济效益。因此，提高农业机械的先进性和合理化程度，是农业生产过程不断优化的有力保证，机电一体化技术作为机械、电子以及计算机学科的有机结合体，能够有力推动农业机械化和农业智能化的发展，同时由于机电技术的有机结合使机械的故障率显著降低，相关功能的实现变得更加容易。随着信息技术的不断发展，农业机械的机电一体化技术得到了更全面的提升，使先进农业机械的优势更为明显。

    1 机电一体化的优势及特点

    机电一体化技术突破了传统学科的限制，实现了将机械、电子技术、计算机技术和信息技术的有机融合，通过多学科交叉解决传统研究难以突破的问题，将机电一体化技术应用于农业机械领域，有利于农业机械向着自动化和智能化方向发展，且能显著提高设备的作业能力和可靠性。

    多种技术的结合不仅为农业机械提供了更强大的功能，同时机电一体化技术也有利于多种农机资源的合理化配置，按照不同功能进行综合布局，进而保证农机装备高利用率、多功能、高品质、高可靠性、低能耗等多种工作要求，并以现阶段农机技术为基础，为其功能的再次升级创造条件。当微电子技术和计算机技术也作为机电技术的一部分融入农业机械中时，电子技术及元器件大量的代替了原有的机械结构，有效地简化了农业机械功能实现的过程，并赋予了农机设备远程监测、故障诊断、信息处理、自动调节与控制等功能，使其更符合于现代化作业的功能要求（如图1）。

    2 机电一体化技术的应用方式

    2.1 农业机械状态的实时检测

    为保证农业机械运行的平稳性，驾驶员在使用农机设备时必须要密切注意机械设备的运转状态，以便于掌握和预判农机的异常问题，这需要工作人员的经验和机械仪表配合完成。机电一体化技术的引入使农业机械状态检测变得多样化，农业机械配备的不仅仅是传统的机械式仪表，且更多地会使用液晶仪表进行监控，驾驶员通过查看液晶仪表的多种信息，能够直观地了解机械的运转状况，通过相关参数的判断对机械状态进行及时调整。如图2所示为播种机状态监控仪表，具有播种量、播种面积、电源情况、报警功能等多种信息显示，便于播种状态的检测。很多先进的设备还能通过摄像头及时反馈关键部位的工作情况，使操作人员及时了解农业机械相关状态。

    2.2 卫星导航和自动驾驶技术

    现代化的卫星导航技术结合了控制技术、信息技术和视觉识别技术，通过卫星导航技术能够实现农业机械的精准定位、周边信息实时采集以及作业方案合理设计。通过在传感器和视觉识别技术的结合下实现农业机械的自动化驾驶，将高精度的导航技术应用于大面积耕地作业，有利于形成高效的分组作业模式或多种农业机械的混合作业，便于农业生产的管理工作，有利于生产效率的提升。

    2.3 农业机械结构的设计与优化

    农业机械多具有复杂的机械结构，在功能设计和动力传递方面往往需要大量的数据计算，而最终的机械为实现功能也不得不采用繁琐的结构方式，机电一体化技术的应用能够通过大量的电控原件替代传统的机械功能，以实现农业机械在结构上的优化和功能上的提升。同时，大量传感器和检测装置配合计算机技术有利于机械故障的采集，设计人员能够以此作为农业机械结构功能的优化方向，有针对性地提升农业机械的性能。

    2.4 农机维修过程的优化

    随着电子技术和信息技术在农业机械上广泛应用，农业机械的故障检测与维修也变得更为便捷和合理，先进的农业机械大多可以通过计算机显示故障代码，从而判断故障问题的位置与原因，这一点已逐渐向汽车维修方式靠近，这不仅提高了农机维修的效率，更显著提升了农机维修质量。同时，电子信息技术与网络技术的结合能够帮助修理人员利用专家网络系统进行疑难问题的处理，并形成农机装备的维修记录，供后续修理工作参考。

    3 机电一体化对农机的影响

    由于机电一体化技术是多学科相互渗透与结合的产物，能够在传统农业机械的机械结构、传动结构、控制功能的基础上积极利用电子技术和计算机技术，以新的形势替代传统农机的操作与功能，更广泛的影响农业机械未来的发展方向。

    3.1 提高农业机械参与生产的能力

    机电一体化技术在农业机械上的应用与发展使传统农机增加了信息采集处理和机械功能自动控制的能力，显著提升了农业机械的作业效率、精细度、科学性，并促进农业机械实现作业方案规划，显著提升农业机械功能的利用率。由于精确控制能力的提升，农业机械能够实现很多传统农机无法做到的精细动作，且因没有人工操作失误的影响，农业机械能够稳定保持最佳的作业方式，促进农业机械化生产的全方位提升。

    3.2 提高农业机械的安全生产能力

    机电技术的应用在状态监测、故障报警、故障诊断、安全保护等方面赋予了新技术农机更全面的功能。在驾驶农业机械作业的过程中，能够对可能出现故障问题的位置进行预判，以帮助驾驶员提早发现安全隐患，在一定程度上避免农机故障问题的发生。且当发生故障时系统能够主动采取相应的防护措施，避免驾驶人员人身和农机出现安全风险，使农业生产的安全得到有力保障。由于电子元器件的大量使用，传统农机中的传动结构大量减少，使零件的磨损和失效显著降低，且农机装备的灵敏度和可靠性显著提升，有力保证了农业机械的使用寿命。

    3.3 提高农业机械的操作便捷程度

    传统农业机械的操作和驾驶由于机械结构过多，使用过程十分复杂，机电一体化技术有效地简化了农业机械操作的复杂程度，使机械设备与驾驶员的操作需求更吻合，不仅保证了农机操作的便捷可靠，更显著提升了农机驾驶员的工作环境（如图3）。使农业机械的作业过程能够根据事先设定好的程序逐步由先进农机的自控系统完成，部分农机还能通过预先存储的作业对象相关的数学模型和作业环境参数变化综合考虑作业方式，以保证农业机械在作业过程中始终保持最合理的工作状态，显著降低驾驶员的劳动强度。

    4 结论

    在信息技术和互联网技术快速发展的今天，农业机械的先进程度获得了前所未有的飞速进步，促使农业生产开始向全程机械化和自动化转变，且智能农机装备也已经成为了农业机械未来发展的重点方向。如何在提高农业机械自动化程度的同时，保证农业生产效率和科学性的同步提升是现代农机研究人员必须要面对的问题。机电一体化技术在农业机械上的应用正日渐增多，其技術的先进程度也随着综合学科的研究而不断进步，结合农机市场长期发展和需求分析，以机电技术为核心的农业机械新机型必将具备更强的竞争力，也更有利于我国的农业机械化向更高的水平发展。

    参考文献：

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