現(xiàn)代技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械工程中應用

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摘要：指出了近年來現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展及其在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)、設計、制造中的應用促進了農(nóng)業(yè)機械化水平大幅提升，闡述了仿真技術(shù)、數(shù)字傳感技術(shù)、3D打印等現(xiàn)代科學技術(shù)的應用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；仿真技術(shù)；數(shù)字傳感器；3D打印

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是我國的立國之本。近年來，隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展及其在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)、設計、制造中的應用，農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展水平得以大幅提升，可以應用于農(nóng)業(yè)機械設計制造中的技術(shù)手段和自動化控制技術(shù)也得到了延伸，其中仿真技術(shù)、數(shù)字傳感技術(shù)、3D打印等現(xiàn)代科學技術(shù)的應用有效推動了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和自動化的發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)機械對智能化、自動化、集約化的要求愈發(fā)嚴格。

1仿真技術(shù)

為了解決時間、質(zhì)量、成本、服務、環(huán)境等問題，企業(yè)必須調(diào)整產(chǎn)品開發(fā)模式。在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)方面，縮短開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本是決定產(chǎn)品開發(fā)和推廣的關(guān)鍵因素。目前，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品開發(fā)模式已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)機械市場的需求，而仿真技術(shù)的出現(xiàn)為這些問題提供了有效的解決辦法。仿真技術(shù)是虛擬樣機技術(shù)的一種，在產(chǎn)品的優(yōu)化設計、性能預測、制造、運行維護等整個產(chǎn)品生命周期的許多技術(shù)活動中發(fā)揮著重要的作用。目前，仿真技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)機械設計中已得到廣泛應用，但仍處于初始階段。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，仿真技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代高科技的代表之一。仿真技術(shù)的應用可以避免決策失誤，從而為傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程面臨的問題提供有效的解決方案。專家預測，仿真技術(shù)的發(fā)展將對21世紀的經(jīng)濟、社會產(chǎn)生巨大影響。仿真技術(shù)作為多學科的交叉技術(shù)融合，能夠模擬真實條件下的各種產(chǎn)品特性和響應，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，提高設計水平，避免設計缺陷。在玉米收獲機、栽培設備、農(nóng)產(chǎn)品加工機械等領域，我們探索了仿真技術(shù)的應用，目前正在用Matlab軟件開發(fā)農(nóng)業(yè)機械仿真軟件平臺，該平臺采用了交互技術(shù)，界面友好，目前已經(jīng)取得了一些初步的成果。我們應加強仿真技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設計中的應用，以提高農(nóng)業(yè)機械的開發(fā)能力和產(chǎn)品性能，促進新型農(nóng)業(yè)機械化。

2數(shù)字傳感器技術(shù)

農(nóng)業(yè)發(fā)展的基本趨勢是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過農(nóng)業(yè)機械設備實現(xiàn)自動化，精確地執(zhí)行操作指令，同時提高生產(chǎn)效率，降低功耗，減少環(huán)境污染。傳感器的出現(xiàn)及其在農(nóng)業(yè)機械設計制造中的推廣和應用，順應農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢，促進了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、機械化、自動化的進程。農(nóng)業(yè)機械設備中的傳感器主要包括溫度傳感器、壓力傳感器等，這些傳感器在農(nóng)業(yè)機械上的使用可以準確地對作業(yè)目標的光學、形態(tài)學、力學等指標進行檢測。傳感器可以通過非接觸測量獲取被測量的信息，且反應速度快、分辨能力強，可以應用于作業(yè)環(huán)境相對較差的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展以及單片機的普及和推廣，數(shù)字傳感器相較于傳統(tǒng)傳感器來說準確性、精度和穩(wěn)定性更高。機電一體化是農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的必然趨勢，數(shù)字傳感技術(shù)的出現(xiàn)及其在農(nóng)業(yè)機械工程中的應用促進了機電一體化的發(fā)展進程。在農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)水平的高低影響和決定了系統(tǒng)的整體功能和自動化程度。傳感器廣泛應用于農(nóng)業(yè)機械的控制系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)控制車身、底盤、發(fā)動機等的功能和應用，提升了系統(tǒng)的整體性能。傳感器的使用提升了農(nóng)業(yè)機械設備在較為惡劣作業(yè)環(huán)境中的穩(wěn)定性，同時可以有效降低油耗、減少廢氣排放，符合綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求。農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)中的傳感器還可以及時準確反映工作過程中遇到的各種故障，延長機械的使用壽命。此外由數(shù)字傳感器衍生出的自動導航技術(shù)，通過檢測機械在運作過程中獲取的圖像對農(nóng)作物進行識別，同時還可以通過衛(wèi)星定位和導航技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的管控和自動化導航。因此可以有效用于播種、耕作、施肥、收割等不同的農(nóng)業(yè)作業(yè)環(huán)節(jié)中。近年來有學者提出將激光掃描儀應用于農(nóng)業(yè)機械中，通過掃描儀獲取農(nóng)作物高度、植被覆蓋面積、生物量等重要參數(shù)，基于這些參數(shù)，可以評估預期的作物產(chǎn)量，并優(yōu)化特定地點作物管理的化肥和農(nóng)藥用量。此外，在收割過程中，聯(lián)合收割機上的工藝參數(shù)（銼刀刀頭的轉(zhuǎn)速、機械地面行進速度等）可以根據(jù)作物條件進行調(diào)整，從而提高收割效率和質(zhì)量。傳感器技術(shù)推進了農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化和智能化進程，由于我國國土面積大，農(nóng)業(yè)環(huán)境多樣復雜，某一傳感器很難滿足農(nóng)業(yè)機械工作過程中遇到的各種問題。因此，未來農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展需要將多種傳感技術(shù)或與其他高新技術(shù)進行融合，提高農(nóng)業(yè)機械的自動化程度和工作效率。

33D打印技術(shù)

近年來，3D打印技術(shù)在汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械、精密儀器等領域得到廣泛的研究和應用。隨著3D技術(shù)的日趨完善，該技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)、設計、制造以及農(nóng)機零件定制與維修等領域也逐漸得到關(guān)注。受限于傳統(tǒng)加工技術(shù)的一些形狀復雜、特異的物品都可以通過3D打印技術(shù)來生產(chǎn)。隨著我國農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、現(xiàn)代化發(fā)展進程的深入，農(nóng)業(yè)機械的研發(fā)越來越重要。但是農(nóng)業(yè)機械研發(fā)周期長、難度大、成本高，此外一些關(guān)鍵零件的制作工藝特殊復雜且費用昂貴，這在一定程度上限制了中國農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展。3D打印技術(shù)可以突破傳統(tǒng)農(nóng)機制造的限制，可以應用于一些關(guān)鍵零件的定制與維修。3D打印技術(shù)可以應用于零件性能的田間試驗，為農(nóng)業(yè)機械上一些零件技術(shù)細節(jié)上的快速更改提供了技術(shù)支持。因此，可以根據(jù)農(nóng)業(yè)機械制造者的不同需求和差異化的市場需求，精確制造農(nóng)業(yè)機械零件，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

4結(jié)束語

我國農(nóng)業(yè)機械在現(xiàn)代化、智能化、自動化的發(fā)展過程中不斷面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。仿真技術(shù)、數(shù)字傳感技術(shù)、3D打印等現(xiàn)代科學技術(shù)的應用可以減少農(nóng)業(yè)機械研發(fā)成本，提高農(nóng)業(yè)機械的工作效率，提高農(nóng)民的收入，進而促進農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、機械化和智能化的發(fā)展。

作者:杜穎 單位:山西省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中心研發(fā)部