试析机电一体化在农业机械工程中的应用

试析机电一体化在农业机械工程中的应用

秦晓

身份证号码： 37132819920809****

摘要：伴随着我国国民经济发展脚步的日益加快，农业生产得以不断进步。作为农业大国，我国当前的农业机械自动化水平、智能化水平较低，在机械化工作中存在不足，针对这种现状，实现机电一体化在农业机械工程中的应用，提升农业机械化水平十分必要。本文从机械一体化系统概述出发，对机电一体化在农业机械工程中的应用进行分析，并对此提出一定的策略。

关键词：机电一体化；农业机械；应用

引言

细致分析农业机械自动化与智能化的内容来看，与众多发达国家相比较，国内农业机械发展的时间相对较晚，并且发展的速度也较慢，因此农业技术与农业机械在实用性方面都存在明显的不足。从目前的情况来看，全球范围内的现代化技术都得到迅速的发展，在农业生产过程中涌现了较多的农业新技术与新设备，并且还广泛化应用到了农业生产过程中，进而确保农业生产开展的质量水平，从根本上得到了提升与强化。

1农业机械机电一体化的内涵

农业机械机电一体化主要是以机械、计算机、微电子技术为主的多学科知识相互结合形成的技术产品，具有自动报警、自动监视、自动诊断、自动维护等功能，可以有效提升产品可靠性、安全性。特别是在农业机械设备遇到超压、短路、过流系统故障时，可以自动启动保护装置，降低机电故障对农机驾驶员、农机的危害。

2机电一体化技术特点

机电一体化技术是20世纪后期兴起的一项多学科融合的技术体系，其重点在于将传统的机械学科和电子学科相融合，并充分结合液压、气动、微电子、信息、计算机、信息传递等技术，多学科的融合体现出了显著的技术优势，对于适应现代化的社会需求创造了良好的技术条件。总体上讲，机电一体化技术的应用具备以下技术优势:一是有效丰富机械产品的功能，通过机电一体化技术的应用，传统的机械产品实现了电气技术的控制功能，通过电路设计和电气控制元件的加入，不仅简化了复杂的机械结构，更使机械产品的功能得到大幅提升;二是机械工作的精确度显著提高，机电一体化设备应用了传感器、数据分析和自动控制技术，对于机械动作的执行能实现检测状态下的补偿与校正，有效降低机械误差造成的影响;三是机械产品工作的可靠性大幅提高，电子控制系统替代了传统的机械控制结构，使机械结构得到了简化，机械零件产生故障的概率随之降低，同时利用电子控制技术实现的自动诊断、故障检测、故障预警、自我保护等功能有效避免了严重机械故障的发生，机械工作过程的安全性也显著提高;四是机械操作变得更加简便，应用机电一体化技术后，机械产品的很多操作通过预设程序来完成，操作人员可以通过人机交互界面和简单的操作来实现对机械产品的控制与调整，与传统的人工作业相比较，操作的便捷度得到了显著提升。

3我国农业机械化发展现状

现阶段，我国在农业机械化过程中，存在一些问题影响着机械化进行，使得发展尚未达到预期效果，而存在的问题主要表现为以下几种：一是农机工业总体发展水平相对较低。在农机工业快速发展的背景下，农机数量、类型不断增加，质量不断提高。但对实际发展进行调查，发现存在农机结构不合理，小型机械设备数量占比过高，农业种植功能机械远多于畜牧养殖类机械等问题，并且农业机械设备技术含量较低，新设备和新技术缺乏推广和应用，设备研究缺乏创新。二是农民综合素质不高。现阶段，我国多数农民群体文化水平处于小学和初中阶段，部分为高中，很少见本科及以上学历。而较为低下的文化水平使得其在种植中难以掌握及有效使用先进机械化种植的相关知识和技能。三是缺乏完善的农机服务体系。受我国农业机械化发展时间较短影响，农业机械化整体服务水平较低，尚未建立完善的服务体系，使得农业机械难以充分发挥其服务能力。

4机电一体化系统在农业机械工程中的应用

4.1监控技术的应用

农业一体化技术在农业机械工程中的应用主要是为了实现人类的解放。因此在此过程中，操作者可以通过数据控制及控制面板，对相应的农业机械进行操控，从而完成相应的农业收割作业。为确保农业机械在工作过程中的相应参数以及数据的收集，需要实现机电一体化当中监控技术的实时开展，从而为机械正常工作提供保障。此部分监控技术包括传感器仪表、数据监控等部分，通过对相应数据的传感与收集，进行实时监控与传输操控，操控者通过相应数据的分析对比，对当前机械在工作中，是否处于正常状态进行确认，从而调整农业机械工作状态。

4.2自动控制技术的应用

自动控制技术是通过可控制元件实现对农机重要结构位置和运转部件的控制，图2所示为具有自动控制技术的拖拉机产品控制系统组成。可通过控制界面实现对喷药泵转速的控制，从而实现生产过程中喷药量的调整;通过控制液压阀的开关，实现农机不同位置结构的自动升降和调整，有效减少了人工调整和操作的负担。在自动控制技术中，农业机械借助电控元件能够对农机的液压系统实现精确控制，这也是在农机自动控制中使用最广泛的技术形式，通过电子技术控制液压系统相对于传统的手柄控制来说，液压系统工作的精细度显著提升，液压系统所能实现的功能也得到了扩展，并减少了人为操作产生的失误问题。

4.3农业机械CAD设计

CAD（计算机辅助设计）是一项将网络通信、计算机图形学、数据库等知识有机融合的综合性技术，利用CAD技术，可以对农业机械设备进行修改、设计优化、输出效果调整等操作，提高农业机械设备研发效率。相较于以往过程较为繁琐的作图法而言，CAD可以帮助农业机械研发者从运动学、动力学视角进行剖析，了解农业物料在给定轨迹、空间运动、平面运动中多作用力，充分适应现代农业对农业机械的需求。以基于CAD的犁设计为例，众所周知，犁是一种耕地用农具，由一根横梁端部的厚重刃组成，大多系在牵引他的机动车上，用于破碎土块并耕出沟槽，为播种做好准备，根据覆土犁特点，设计人员可以选择恰当的CAD软件，结合犁地、覆土、壅土、开沟、中耕除草需求及配套耕地整地机械特点，从犁尖端、犁体曲面、犁柱、安装座、调节机构等方面，进行逐一编辑。即利用ＣＲＥＡＦＯＲＭ三维扫描仪＋ＧｅｏｍａｇｉｃＤｅｓｉｇｎＸ的方案，通过ＨａｎｄｙＳＣＡＮ３ＤＢＬＡＣＫＥｌｉｔｅ激光扫描仪，将犁臂扫描，根据扫描数据开展逆向设计，获得完整的CAD数据模型。

4.4传感器技术与农业机械融合

在传感器技术中电子传感器、机器视觉和嗅觉，热成像等频繁于田间作物管理和检测。传感器融入到农业设备中进行农作物生物检测、土壤的养分检测等是最新研究的方向。与植物病虫害和水分的检测以及植物挥发性物质检测等技术有效结合也是研究者关注的问题。

结语

总而言之，机电一体化系统当前发展较为先进，能够在结合农业机械工程过程中，大大提高农业作业的效率与质量。但就当前两者的结合情况来看，仍然存在一定问题，所以相关人员要对相关问题进行不断的反思总结，在发现问题过程中解决问题，在解决问题过程中总结经验，从而能够实现机电一体化系统与农业机械设备的完美结合，为农业生产提供坚实的基础与保障。

参考文献

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[2]赵厚法,鲁红军,李伟.机电一体化的广泛应用加速了机械工程的发展研究[J].世界有色金属,2020,(06):51-52.

[3]　孔照兴.简析农业机械自动化、信息化和智能化的路径选择[J].南方农机，2019，50（11）：57-58.