機械仿真技術在農用機械中的應用

摘要：隨著我國經濟與信息技術高速發展，互聯網技術在農業領域中也得到了廣泛的應用。目前我國農用機械存在一定的問題，影響了我國農業發展。而技術人員通過機械仿真技術，能夠極大的提高農用機械設備智能化改良環節，進而促進我國農業智能化發展。

關鍵詞：機械仿真;農用機械;智能化;軟件;應用

21世紀下，我國農業發展重點是人工智能化和農業機械智能化系統的建設。因此，相關技術人員需要通過虛擬仿真技術，不斷完善各類農用機械整體結構。例如可為其增添各類傳感器、中央處理器等智能化控件的方式對土壤以及農作物信息進行實時的分析，進而增強農業產業的經濟效益。

一、我國農用機械發展的不足之處

由于我國農業機械化領域缺少系統的研究與技術集成，導致我國尚未在農業機械領域完善其標準化技術模式、部分關鍵技術的配套設施不足。因此，在畜牧水產養殖等工作過程中，無法做到科學合理的節能、節藥、節水等舉措，難以在有限時間內實現農業發展的轉型。此外，由于我國國土遼闊地域呈現多樣性，因此不同的種植工藝中需要與之適配的農用機械才能有效開展農業作業。

并且，不同型號的農用機械設備也無法在同一種植區域進行。技術人員不僅需要考慮農用機械與相關農作物之間是否相適應，還需要針對該農作物收獲、運輸過程的特點進行合理篩選。但目前我國針對農作物收獲過程中的農用機械設備占比較少，使得我國農用機械設備結構不均衡。農用機械設備從生產商到使用者的手中，中間通常會經過繁多的緩解，此導致了農用機械難以滿足人們日益增多的需求，進而阻礙了農業的發展[1]。

二、農業依托智能化機械農具的意義

機械仿真技術可將傳統農用機械與計算機技術相融合。首先，該技術能極大的提高農業資源利用率，通過多元化的方式減少水資源、化肥資源的利用。其次，機械仿真技術下智能化農用機械還具有信息傳輸的功能，在作業中可實時的將農作物各項數據傳輸給技術人員，并基于該數據進行未來生產預測。此外，該農業機械還具有多功能性，針對不同地域環境有較強的適應能力。并且，智能化農業機械還可利用各種傳感器與自身的中央處理器協同工作的方式，針對所處環境進行相關信息的檢測。例如，分析該土壤的特性或檢查該土壤是否存在被農藥過度污染的情況，以及危害農作物生長化學藥品是否存在的現象[2]。

三、仿真技術在農機中的應用

（一）智能化設計

為了更好的提高農用機械在農業作業工作中的效率，首先需要對農用機械結構進行優化設計。而通過仿真技術可利用虛擬仿真軟件建立該機械結構的模型，并通過科學合理的優化方式，保證該農用機械模型每一個部件都可以發揮其最大價值。例如，技術人員可利用運動學知識通過與仿真軟件相結合的方式檢查該農用機械各個零件對整體結構產生影響的情況。此外，技術人員還可利用仿真技術中運動仿真模塊將該農用機械設備在虛擬環境中模擬它的工作方式，進而為后續結構設計工作提供新的思路。

（二）強化農用機械裝備設計流程

農用機械設備齒輪設計環節尤為重要，由于農用機械需要在不同環境進行作業，因此設備的運動軌跡會影響設備整體結構以及農機工作效率。而技術人員通過仿真模擬的方式，可對農用機械設備的齒輪斷面進行科學評估。例如針對齒輪的傳動接觸點進行判斷，并不斷優化齒輪兒對農用機械設備的影響。此外，利用仿真技術還可在虛擬環境中檢測該齒輪兒的性能，從而更好的提高農用機械設備的質量。針對部分較為復雜的農機通常需要考慮多種因素，如熱變形參數、振動變形參數等問題。而技術人員利用仿真技術，可對其進行科學合理的分析，進而在保證該農用機械設備結構強度足夠高的同時還能發揮其較高的工作效率[3]。

（三）優化農用機械設備加工改良環節

要想更好的提高農業工作效率，技術人員需要對農用機械設備進行一定的改良。但由于機械設備加工改良過程往往需要大量的人力物力。因此相關技術人員利用虛擬仿真技術可可對改良后的農用機械設備性能進行分析，并不需要將該設備的原型建造出來，而是通過仿真技術將其內部的零件兒轉化為圖形信息，并利用建模軟件將該圖形信息進行一系列的加工和建模處理。最后，將呈現出的仿真模型，在虛擬仿真環境中測試其機械性能以及效果。這種方式可以極大的縮短農用機械設備改良工作時間，降低返工概率。以番茄采摘機械手臂為例，技術人員利用虛擬仿真軟件以及建模軟件協同作業的方式，建立番茄采摘機械手臂的運動學模型，并為其嵌入避障路徑規劃算法以提高該設備的工作效率。

（四）推動智能化農業的發展

機械仿真技術下智能化農業機械可極大提高農業企業的成本，實現節本增效、改善生態環境、降低能源損耗等特點。并且基于機械仿真技術、農用機械智能化理念以及智能化農業發展方向得到了一定的提高。此外，基于虛擬環境，相關技術人員還可更好的監管，農業機械智能化控件各系統之間的作用。例如，考察某農用機械的信息采集系統、決策判斷系統以及執行系統在不同模擬農作物環境中的使用情況。并且還可有效判斷智能化農機中各類傳感器在采集環境信息等數據方面的工作效率。機械仿真技術不斷推進了農業智能化發展趨勢，還避免了由于人為因素導致的農用機械設備工作效率受影響的現象[4]。

結束語：

機械仿真技術能夠更好的強化農用機械設備設計流程，為其提供智能化控件。并優化農用機械設備改良環節，從而推動智能化農業與智能化農用機械設備的發展。

參考文獻：

[1] 陳靖，羅瑜，羅艷蕾. 農用機械同步控制系統聯合仿真分析[J]. 科學技術與工程，2020，20（23）：9362-9366.

[2] 劉志強，王慶合. 農用新型雙燃料發動機控制系統及性能仿真研究 —基于CFD技術[J]. 農機化研究，2020，42（4）：259-263.

[3] 李勇，曾志新，葉茂，等. 虛擬樣機技術在小型農用裝載機設計中的應用[J]. 農業工程學報，2004，20（5）：134-137.

[4] 謝虎，黃雪濤，韓柏和，等. 基于拓撲優化的農用運輸車輛減振技術研究[J]. 中國農機化學報，2020，41（1）：104-108.

作者簡介：胥航 性別：男 （1999.4-） 民族：漢 籍貫：陜西咸陽 學歷：本科 研究方向：機械設計