機電一體化技術在農業機械上的應用及影響

李美芳

摘 要：機電一體化技術是現代工業發展的產物，有效的結合了社會發展所必需的主流科學技術，有利于促進學科間的融合和科技的進一步發展。將機電一體化技術應用于農業機械領域能有效促進農業機械向自動化和智能化發展，并顯著提升農業機械的作業效率和可靠性，有利于農業生產以更科學的方式進行。

關鍵詞：機電一體化;農業機械;應用;影響

中圖分類號：S220文獻標識碼：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

農業作為我國的基礎產業，直接影響到國民經濟的穩定性，農業機械作為我國農業發展的必須力量，其技術實力直接決定了農業產量與經濟效益。因此，提高農業機械的先進性和合理化程度，是農業生產過程不斷優化的有力保證，機電一體化技術作為機械、電子以及計算機學科的有機結合體，能夠有力推動農業機械化和農業智能化的發展，同時由于機電技術的有機結合使機械的故障率顯著降低，相關功能的實現變得更加容易。隨著信息技術的不斷發展，農業機械的機電一體化技術得到了更全面的提升，使先進農業機械的優勢更為明顯。

1 機電一體化的優勢及特點

機電一體化技術突破了傳統學科的限制，實現了將機械、電子技術、計算機技術和信息技術的有機融合，通過多學科交叉解決傳統研究難以突破的問題，將機電一體化技術應用于農業機械領域，有利于農業機械向著自動化和智能化方向發展，且能顯著提高設備的作業能力和可靠性。

多種技術的結合不僅為農業機械提供了更強大的功能，同時機電一體化技術也有利于多種農機資源的合理化配置，按照不同功能進行綜合布局，進而保證農機裝備高利用率、多功能、高品質、高可靠性、低能耗等多種工作要求，并以現階段農機技術為基礎，為其功能的再次升級創造條件。當微電子技術和計算機技術也作為機電技術的一部分融入農業機械中時，電子技術及元器件大量的代替了原有的機械結構，有效地簡化了農業機械功能實現的過程，并賦予了農機設備遠程監測、故障診斷、信息處理、自動調節與控制等功能，使其更符合于現代化作業的功能要求（如圖1）。

2 機電一體化技術的應用方式

2.1 農業機械狀態的實時檢測

為保證農業機械運行的平穩性，駕駛員在使用農機設備時必須要密切注意機械設備的運轉狀態，以便于掌握和預判農機的異常問題，這需要工作人員的經驗和機械儀表配合完成。機電一體化技術的引入使農業機械狀態檢測變得多樣化，農業機械配備的不僅僅是傳統的機械式儀表，且更多地會使用液晶儀表進行監控，駕駛員通過查看液晶儀表的多種信息，能夠直觀地了解機械的運轉狀況，通過相關參數的判斷對機械狀態進行及時調整。如圖2所示為播種機狀態監控儀表，具有播種量、播種面積、電源情況、報警功能等多種信息顯示，便于播種狀態的檢測。很多先進的設備還能通過攝像頭及時反饋關鍵部位的工作情況，使操作人員及時了解農業機械相關狀態。

2.2 衛星導航和自動駕駛技術

現代化的衛星導航技術結合了控制技術、信息技術和視覺識別技術，通過衛星導航技術能夠實現農業機械的精準定位、周邊信息實時采集以及作業方案合理設計。通過在傳感器和視覺識別技術的結合下實現農業機械的自動化駕駛，將高精度的導航技術應用于大面積耕地作業，有利于形成高效的分組作業模式或多種農業機械的混合作業，便于農業生產的管理工作，有利于生產效率的提升。

2.3 農業機械結構的設計與優化

農業機械多具有復雜的機械結構，在功能設計和動力傳遞方面往往需要大量的數據計算，而最終的機械為實現功能也不得不采用繁瑣的結構方式，機電一體化技術的應用能夠通過大量的電控原件替代傳統的機械功能，以實現農業機械在結構上的優化和功能上的提升。同時，大量傳感器和檢測裝置配合計算機技術有利于機械故障的采集，設計人員能夠以此作為農業機械結構功能的優化方向，有針對性地提升農業機械的性能。

2.4 農機維修過程的優化

隨著電子技術和信息技術在農業機械上廣泛應用，農業機械的故障檢測與維修也變得更為便捷和合理，先進的農業機械大多可以通過計算機顯示故障代碼，從而判斷故障問題的位置與原因，這一點已逐漸向汽車維修方式靠近，這不僅提高了農機維修的效率，更顯著提升了農機維修質量。同時，電子信息技術與網絡技術的結合能夠幫助修理人員利用專家網絡系統進行疑難問題的處理，并形成農機裝備的維修記錄，供后續修理工作參考。

3 機電一體化對農機的影響

由于機電一體化技術是多學科相互滲透與結合的產物，能夠在傳統農業機械的機械結構、傳動結構、控制功能的基礎上積極利用電子技術和計算機技術，以新的形勢替代傳統農機的操作與功能，更廣泛的影響農業機械未來的發展方向。

3.1 提高農業機械參與生產的能力

機電一體化技術在農業機械上的應用與發展使傳統農機增加了信息采集處理和機械功能自動控制的能力，顯著提升了農業機械的作業效率、精細度、科學性，并促進農業機械實現作業方案規劃，顯著提升農業機械功能的利用率。由于精確控制能力的提升，農業機械能夠實現很多傳統農機無法做到的精細動作，且因沒有人工操作失誤的影響，農業機械能夠穩定保持最佳的作業方式，促進農業機械化生產的全方位提升。

3.2 提高農業機械的安全生產能力

機電技術的應用在狀態監測、故障報警、故障診斷、安全保護等方面賦予了新技術農機更全面的功能。在駕駛農業機械作業的過程中，能夠對可能出現故障問題的位置進行預判，以幫助駕駛員提早發現安全隱患，在一定程度上避免農機故障問題的發生。且當發生故障時系統能夠主動采取相應的防護措施，避免駕駛人員人身和農機出現安全風險，使農業生產的安全得到有力保障。由于電子元器件的大量使用，傳統農機中的傳動結構大量減少，使零件的磨損和失效顯著降低，且農機裝備的靈敏度和可靠性顯著提升，有力保證了農業機械的使用壽命。

3.3 提高農業機械的操作便捷程度

傳統農業機械的操作和駕駛由于機械結構過多，使用過程十分復雜，機電一體化技術有效地簡化了農業機械操作的復雜程度，使機械設備與駕駛員的操作需求更吻合，不僅保證了農機操作的便捷可靠，更顯著提升了農機駕駛員的工作環境（如圖3）。使農業機械的作業過程能夠根據事先設定好的程序逐步由先進農機的自控系統完成，部分農機還能通過預先存儲的作業對象相關的數學模型和作業環境參數變化綜合考慮作業方式，以保證農業機械在作業過程中始終保持最合理的工作狀態，顯著降低駕駛員的勞動強度。

4 結論

在信息技術和互聯網技術快速發展的今天，農業機械的先進程度獲得了前所未有的飛速進步，促使農業生產開始向全程機械化和自動化轉變，且智能農機裝備也已經成為了農業機械未來發展的重點方向。如何在提高農業機械自動化程度的同時，保證農業生產效率和科學性的同步提升是現代農機研究人員必須要面對的問題。機電一體化技術在農業機械上的應用正日漸增多，其技術的先進程度也隨著綜合學科的研究而不斷進步，結合農機市場長期發展和需求分析，以機電技術為核心的農業機械新機型必將具備更強的競爭力，也更有利于我國的農業機械化向更高的水平發展。

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