机电一体化技术在精准农业中的应用

机电一体化技术在精准农业中的应用

王明月

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摘要：现如今，随着我国经济的飞速发展，为了满足人们日益增长的粮食需求,提高农业生产效率,降低生产成本,同时又要减少对环境的负面影响,精准农业作为一种新兴的农业生产模式应运而生。精准农业以科技创新为驱动力,通过利用先进的技术手段和信息化管理,实现对农业生产全过程的精准监测、精准调控,从而达到提高农业生产效率、保障食品安全和品质的目的。

关键词：机电一体化技术；精准农业；应用

引言

农业机械设计制造使用机电一体化技术，可以提高设计效率、优化设计效果。在机电一体化背景下，农业机械设计制造工作可应用专业技术保障产品质量，发挥不同类型技术在支持机电设计制造方面的积极作用。另外，农业机械设计制造的一体化模式，有利于提高农业机械的运行效率，节约农业机械设备的整体成本。

1机电一体化技术在精准农业中应用的重要性

随着科技的不断进步和发展，机电一体化在各个领域都得到了广泛的应用，而在农业机械设计制造领域中，机电一体化的应用同样具有重要的意义。机电一体化的应用可以帮助设计师更好地进行机械设计与仿真分析，从而提高农业机械的设计质量和制造效率。机电一体化可以帮助设计师更加全面、精确地了解机械的工作原理。通过机电一体化，设计师可以在计算机上进行三维建模，并通过仿真分析来观察机械的运行过程。这样一来，设计师可以很直观地了解机械的各个部件的运动规律、受力情况等，从而更好地设计出符合农业生产要求的机械设备。其还可以帮助设计师更加准确地预测机械的性能。通过机电一体化，设计师可以对机械进行各种力学、热力学和流体力学等分析，并进行模拟仿真，设计师可以预测机械在不同工况下的工作状态，包括负载、温度、压力等参数的变化情况，从而优化设计方案，提高机械的性能指标。通过机电一体化，设计师可以在计算机上进行各种设计方案的验证和优化，大幅缩短了产品的开发周期。此外，机电一体化还可以帮助设计师更好地进行故障诊断和维修，通过机电一体化，设计师可以对机械进行故障分析和故障模拟，并快速找出故障原因和解决方案，不仅可以减少维修时间，提高机械的可靠性和稳定性，还可以降低维修成本，提高农民和农业生产的效益。

2机电一体化在农业机械设计制造中的应用

2.1计算机辅助技术

计算机辅助技术有不同的类型，农业机械设计制造运用计算机辅助技术，应当首先做到精确选择相关技术，为取得更好的设计制造效果奠定基础。农业机械设计制造中可用的计算机辅助技术有以下几种类型。（1）应用CAD技术。应用CAD技术可实现三维建模、参数优化设计等多方面目标。作为设计师，可基于虚拟环境对机械设计的效果和具体状态进行全面观察，以此为基础优化设计方案。（2）应用CAE技术。应用CAE技术能够对设计方案的实际效果进行模拟仿真分析，从而进一步预测农业机械的结构强度和刚度。通过模拟观察，及时发现设计方面存在的潜在问题，为进一步减少后续试验与修改提供依据。（3）应用CAM技术。应用CAM技术能够优化机械制造工艺，提升制造工艺的自动化和数字化程度，进而全面提升工艺的加工精度和生产效率。例如，数控机床、机器人等都可在这种技术的支持下发挥作用，完成复杂的农业机械零部件加工与装配，这也是提升机械设备性能的重要保障。

2.2虚拟现实技术

虚拟现实技术在实践应用中也能够促进农业机械设计制造效果的优化与提升。具体来说，合理应用虚拟现实技术提升农业机械设计制造质量时，应把握以下要点。（1）应用虚拟现实技术可进行机械设计的实时仿真与验证，避免传统设计中需要大量人工计算、试验的过程，能够降低技术开发成本，有利于缩减时间成本。（2）虚拟现实技术可模拟不同类型的复杂工况和环境条件，设计人员可基于不同的环境条件，对农业机械设备的性能和运行质量进行更加准确的检验与判断，从而优化设计决策方案。（3）虚拟现实技术能够优化机械制造的整个流程。在发挥作用时，由设计人员对制造流程进行模拟观察，确保各流程的运行状态和技术关键点，随后，再进一步结合模拟结果，提出有效的优化策略。为保证虚拟现实技术的应用效果，还应当注重对设计人员和实操人员加大培训教育力度，保证其能够熟悉整体操作流程，提高设备运行的安全性和效率。（4）虚拟现实技术有助于实现远程协作设计和制造，通过虚拟现实平台的联动作用，不同地区、不同部门的设计师和工程师可以实时共享和交互虚拟模型，进行协同设计和评审，这打破了地域和时间的限制，提高了团队协作的效率和响应速度。

2.3传感器技术

（1）　位置传感器。位置传感器是一种用于测量、监测和记录物体位置的设备。被测物体按一定方式移动时,从基准位置(传感器的感应表面)到传感器动作时测得的位置的空间距离。目前在精准农业中主要用于农机定位与导航、精准施肥和田间作业监测等。在现代农业生产中,位置传感器被广泛应用于农业机械,通过GPS等卫星定位系统结合位置传感器,农机可以准确地行驶在农田中,实现作业轨迹的精准控制,从而提高作业效率和作物品质。位置传感器可以准确地掌握作物的生长状况和土壤的特性,在施肥和喷洒过程中实现精准定位和控制,避免施肥和喷洒浪费,同时保证作物的养分供应和病虫害防治效果。通过安装在农机或农具上的位置传感器,可以实时监测作业速度、作业深度等参数,帮助农民调整作业方案,提高作业效率和作物品质。（2）电阻应变式力传感器。电阻应变式力传感器通过测量受力物体产生的应变,并将其转换为电信号输出。在精准农业中,电阻应变式力传感器的应用主要集中在农业机械的负载监测、土壤压实度测量和农作物生长力学性能分析。电阻应变式力传感器主要安装在拖拉机发动机的输出轴或农具的传动轴上,通过实时测量传动轴上的扭矩可以准确了解农机在作业过程中所承受的负载情况,有助于农民评估农机的工作状态,及时发现和解决可能存在的故障或异常,保障农机安全运行和高效作业。在播种和施肥等作业中用于监测播种机或施肥机的扭矩变化。通过实时测量扭矩,农民可以掌握播种机或施肥机在作业过程中的负载情况,根据扭矩的变化调整播种量或施肥量,实现精准施肥和播种,促进农作物生长和提高品质。在收获和打捆等作业中,通过将电阻应变式力传感器安装在收割机或打捆机的传动系统上,监测机械设备在作业过程中的扭矩变化,实时监测扭矩,工作人员可以掌握机械设备的工作状态,及时调整作业参数,提高作业效率和作物品质。

结语

综上所述，在农业机械设计制造中应用机电一体化技术，可以从农业机械设备设计、制造、工艺流程全方位实现信息化分析和智能化控制，显著提升农机企业整体生产水平。同时，通过机电一体化在农业机械上的应用，有助于丰富农业机械的功能，提高农业机械作业效率，降低农业机械故障率，改善农业机械操作性能，推动农业机械化的发展，助力农业现代化。

参考文献

[1]王洪军，于少博.数字化设计技术在农业机械设计制造中的应用分析[J].世界热带农业信息，2023（2）：84-86.

[2]杨晓晖.现代数字化设计制造技术在农业机械设计制造上的应用[J].农业工程与装备，2021，48（6）：40-42.

[3]刘磊.现代数字化设计制造技术在农业机械设计制造上的应用[J].南方农机，2021，52（9）：79-80.