机电一体化在农业机械中的应用

赵国燕

（山西省农业机械化科学研究院，山西太原　030031）

机电一体化在农业机械中的应用

赵国燕

（山西省农业机械化科学研究院，山西太原030031）

我国是一个传统的农业大国，农业在我国国民经济发展中占据着较大的比例，但是农业机械的自动化、智能化程度还比较低，严重阻碍了我国农业水平发展。为提升我国农业机械现代化水平，需要重视农业机械的机电一体化研究。综述机电一体化在农业机械中的应用，并进行了初步分析和总结。

机电一体化；农业机械；应用

我国是一个传统的农业大国，农业在我国国民经济发展中占据着较大的比例。但是一直以来，我国农业水平发展依然比较落后，农业机械装备的自动化程度也相对比较低，这就极大地制约了我国农业生产水平的发展。

作为现代农业的重要组成部分，农业机械是提高农业生产水平的有效途径。通过农业机械在农业生产中的合理应用，可以极大地提高农业劳动生产率，大幅降低农业劳动强度，减轻农民工作负担，并且在一定程度上还可以促进农业技术的改进。由此可见，大力发展农业机械化，是我们提高农业生产水平、实现农业现代化和提升农民生活水平的重要支持与可靠保障。

近年来，随着现代电子技术的飞速发展，尤其是集成电路技术的发明和广泛应用，为机电一体化技术在农业机械方面的应用提供了极大的便利，同时也使得机电一体化技术在农业机械的设计和生产中得到了更广泛应用，国内外科研人员对机电一体化技术与农业机械相结合的研究力度也明显加强，农业机械化技术也随之有了突破性的发展。这些应用了机电一体化技术的农业机械产品，不仅工作效率高、操作风险低，也使得农业生产的效率大幅提升，为我国农业水平的发展提供了助力。

1　机电一体化技术概述

机电一体化又称为机械电子学，是机械工程与自动化的一种，是机械与电子科技结合为一体的技术。这一技术在20世纪70年代，最先由日本提出，出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，取名“Mechatronics”。这个英语合成名词，其中词首“mecha”表示机械学，词尾“tronics”表示电子学，“机电一体化”由此而来［1］。

机电一体化是将电子器件的信息处理和控制功能附加或融合在机械装置中，并综合应用到实际中去的一种复合化综合技术，其技术的基础是机械制造和电子元件配合电脑软件进行工作，主要包含机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等［2］。

相较于传统的机电产品，机电一体化产品具有以下优势［2］：

（1）功能大幅增强。机电一体化产品将多种技术与功能集成于一体，使其功能更加强大，适应不同的场合和领域，满足不同用户需求。

（2）精度大幅提高。机电一体化产品通过采用传感器、计算机检测与控制技术，补偿和校正因各种干扰造成的动态误差，从而达到单纯用机械技术所无法实现的工作精度。

（3）安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般具有自动监控、报警、自动诊断、自动保护、安全联锁控制等功能，从而避免人身伤害和设备事故的发生，提高了设备的安全性和可靠性。

（4）操作性能得以改善。机电一体化产品采用计算机程序控制和数字显示，具有良好的人机界面，改善了设备的操作性能，大大简化操作难度。

2　机电一体化在农业机械中的应用情况

如今，农业机械化技术在国外，尤其是在发达国家中已经相当普及，农业机械的设计和生产也开始向着更高的目标发展，如提高工作速度、加大作业宽幅、提升安全等级、改善操作体验等。因此，机电一体化技术在农业机械方面的重要性也更加凸显。

2.1计算机辅助设计在农业机械中的应用

优良的农业机械离不开优秀的机械设计。众所周知，农业机械的研发设计工作是非常复杂而繁琐的，其中很多过程分析需要很大的计算量，依靠传统手工计算作图的设计方法，效率低，远不能适应现代农业对农业机械的需求。而计算机辅助设计（CAD）技术的出现有效解决了这个问题。借助计算机辅助设计，通过构建数学模型，以三维图形系统进行处理，在网络和数据库的帮助下，不仅可以大幅提高农业机械的设计效率，还可以帮助设计人员在研究中进行技术创新［3］。

2.2监控技术在农业机械中的应用

在农业生产中，操作人员需要不时地对农业机械的各项参数进行查看，并根据具体参数情况对机械进行调整，以保障机械的正常稳定工作。为了方便操作人员对各参数的实时准确查看，以仪表和传感器为代表的机电监控技术也越来越多的被应用到了农业机械当中。通过传感器，农业机械可以精确获取机械工作状态，并实时反馈到仪表上显示出来，而显示仪表也从指针到液晶屏、从黑白到彩色，不断地更新换代，最大限度地帮助操作人员控制和调整农业机械设备，提高农业生产效率。

2.3全球定位系统在农业机械中的应用

全球定位系统主要是应用在一些大型的农业生产现场，需要多台农业机械协同工作的情况下。依靠全球定位系统，可以及时准确地提供作业场地以及作业机械的坐标位置，方便农业生产管理人员更好地进行分析策划和现场调度。

2.4电子信息技术在农业机械中的应用

在农业机械不断追求智能化、现代化的当下，电子信息技术在农业机械领域的应用也愈发广泛。通过电子信息技术，农业机械设计人员可以方便地查阅各方资料，机械制造人员可以通过自动化流水线提高生产效率，机械操作人员可以远程查看和操作设备，机械维护人员也可以更方便地记录和查看机械的维修历史。

2.5其他机电一体化技术在农业机械中的应用

目前，机电一体化技术在农业机械的设计、制造、使用、维护等各个方面都起到了至关重要的作用。依托微电子技术，农业机械可以被制造的更加精致和小巧；依托计算机视觉技术，可以对农业机械的操作者进行模拟培训；依靠超声波技术，可以方便地对农产品进行无损检测；依靠电液比例控制技术，可以实现对机械实行自动或者半自动的控制操作……这些都对农业机械的发展及农业机械在农业生产中的应用起到了巨大的推动作用。

3　机电一体化在农业机械中的发展趋势

时代在发展，社会在进步，农业机械的生产和制造也随之不断向前推进，而在此过程中，机电一体化技术本身也在不断地更新换代。

3.1光机电一体化

光机电一体化是目前机电一体化技术发展的一个主要趋势。通过将光学技术引入机电一体化技术当中，可有效地增强和改进机电一体化系统中的传感系统、动力系统和信息处理等系统的功能，大大增强农业机械的工作精度和工作效率。

3.2集成微型化

集成微型化可以成为微机电一体化，这也是目前机电一体化技术发展的另一个主要趋势。随着集成电路和微电子技术的迅猛发展，机电一体化产品也在向着更轻更小的方向发展。这一变化带给农业机械的最直接好处，除了可以减小农业机械的体积质量，也可以大幅减少机械能耗，并显著改善机械操作人员的舒适性。

3.3人工智能化

随着计算机智能化技术的逐步完善，人工智能化也将成为未来农业机械技术发展的主要趋势。伴随着人工智能化的发展，机械自动识别和排除故障、自动调整和优化工作参数，甚至实现无人值守的自动运行工作都有成为现实的可能。

3.4环保绿色化

社会的快速发展在带给人们方便快捷的同时，也造成了资源环境恶化的弊端，所以在农业机械和机电一体化技术发展的同时，绿色环保也是一项发展的重中之重。只有低耗能、低耗材、低污染、低排放，符合可持续发展的技术和产品，才能在未来占据一席之地。

4　结论

随着机械制造技术和电子信息技术的不断发展，农业机械的生产制造向着自动化、智能化迈进趋势也越来越明显，这一发展趋势的不可逆转是广大农业机械从业人员和使用者的共识。而在此过程中，集机械、电子、信息等技术于一体的机电一体化技术所起到的作用绝对是极其关键和不可代替的。

机电一体化技术的出现是多种科学技术发展融合的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然结果，也是农业机械发展的必然选择［4］。应用了机电一体化技术的农业机械设备，不仅能够使得农民的劳动强度大大降低，还能显著提高农业生产劳动效率、节省农业生产成本、提高农产品的品质和产量。

我国目前的农业水平在国际上仍然处于发展阶段，农业机械的自动化、智能化水平不高，也严重阻碍了我国农业水平的提升和发展。因此，为了提升我国农业技术水平、改善农民的生活质量，在农业机械中引入机电一体化技术，提升我国农业生产和农业机械的现代化水平，也成为了我国农业现代化发展的必由之路［5］。

［1］夏昌玉.机电一体化构成要素及相关技术分析 ［J］.机械与自动化，2013（7）：121-122.

［2］徐章锁.基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究 ［D］.西安：西安电子科技大学，2013.

［3］刘学峰.机电一体化技术在农业机械中的应用举例 ［J］.农业与技术，2013（5）：8-10.

［4］王文超.机电一体化在农业机械上的应用研究 ［J］.电子世界，2014（18）：465-467.

［5］胥宏民.探析机电一体化在农业机械中的应用 ［J］.河北农机，2012（4）：45-47.◇

Mechatronics Application in Agricultural Machinery

ZHAO Guoyan
（Shanxi Academy of Agricultural Mechanization Sciences，Taiyuan，Shanxi 030031，China）

China is a traditional country.Agricultural has a large part of China's national economic development.There is bafflement in the development of agriculture like low automation，intelligence of mechatronics.Mechanical and electrical integration should be studied in order to enhance the level of modernization of China's agricultural machinery.In this paper，mechatronics applications in agricultural machinery is carried out with some analysis and summary.

mechatronics；agricultural machinery；application

S24

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.08.042

1671-9646（2016）08b-0047-02

2016-08-01

赵国燕（1987— ），女，本科，助理工程师，研究方向为农业机械、农产品加工机械。