機電一體化在農業機械工程中的應用研究

摘要：機電一體化對于農業生產具有非常重要的價值，其未來的發展趨勢始終是為了幫助農業機械更好地在農業生產中提高生產效率和工作的穩定性。本文首先從機電一體化的基本概念與特點出發，介紹了其具有廣泛性、邏輯性和便攜性等三個特點;隨后對機電一體化在農業機械工程中的重要性進行了闡述;最后根據實際情況，從四個不同技術的角度對當前機電一體化技術在農業機械工程領域的現狀進行了分析。這就為更好地了解我國機電一體化現有的格局提供了依據，并為后續發展提供了相應的借鑒。

關鍵詞：機電一體化，農業機械工程，農業生產

1 機電一體化的介紹及特點

1.1 機電一體化的基本概念

機電一體化，從字面意思看，由“機”和“電”兩部分構成一個整體?！皺C”指機械，就是由多種零件共同構成且能夠在某種程度上代替人工提高工作效率的裝置;“電”指的是微電子技術，也包括計算機、信息處理技術等。將這些技術進行融合后形成了新型現代化邊緣技術，從而能夠打破傳統學科限制的技術壁壘，極大地提高生產效率和質量[1]。

1.2 機電一體化的特點

機電一體化具有三個明顯的特征，包括廣泛性、邏輯性和便攜性，分別體現在：

（一）廣泛性

機電一體化是由多個學科共同融合形成的新型交叉學科，涵蓋了多方面內容，在進行融合提煉后實現了“1+1+1>3”的效果，在未來的工業發展進程中具有非常廣闊的前景。

（二）邏輯性

機電一體化的主要媒介和操作手段就是計算機及編程，基于信息技術和編程語言本身具有的嚴密性和邏輯性，在機電一體化里也能夠充分體現出來。操作者只需要在程序開始運行前設定相應的參數，系統就會根據功能的需要和實際情況進行自動化、標準化的處理，從而大大提升工作的效率。

（三）便攜性

機電一體化技術是多種技術組成的前沿技術，應用過程智能化，界面顯示也更為清晰、簡潔，大大降低使用者學習成本的同時，也更易于出現故障和問題時的診斷分析與維護，方便了使用的全過程。

2 機電一體化在農業機械工程中的重要性

2.1 提升實際作業過程的精準度

機電一體化技術從根本上打破了傳統農業機械在實際工作過程中的信息采集和控制精準度等方面的桎梏。特別體現在機電一體化技術以信息技術為基礎，通過設定程序的方式進行精細控制，使得農業機械在作業時的精準度和工作效率大幅度提高，也就改善了農業機械的實際價值[2]。而程序控制也避免了人為操作過程中由于注意力不集中、主觀失誤等多種問題，使得機電一體化技術能夠從根本上避免人為因素的影響，讓機器能夠保持在最佳狀態進行持續高效地工作。

2.2 提高農機操作過程的安全性

機械在使用過程中不可避免地會出現某個零件或程序異常、出現故障等問題，在以往的農業機械進行作業時，出現問題后需要有一定維修經驗的工作人員進行故障排查后才能進行修理。而機電一體化所設計的系統能夠對農業機械存在的問題進行實時的診斷，并將診斷結果及時反饋給操作者或監控者，幫助工作人員提前發現農機可能存在的問題，既保證了使用者的人身安全，也能夠保證農業生產活動不會因為機械的突然故障而產生巨大的影響。此外，機電一體化技術由于設計時兼顧了多種零件的整合，在使用過程中避免了一些可以舍棄的摩擦損耗，大大提高了機械運轉的靈活程度，推動了農業生產的發展。

2.3 改善農業機械設施可操作性

傳統農業機械由于技術與材料的限制，其內部機械結構往往非常復雜，且部分冗余的零構件不利于后期維護與維修[3]。這就給機械操作者和維護者帶來非常繁重的生產外負擔。機電一體化的出現使得復雜的農業機械變得更為精簡與輕便，讓操作者和維護者的工作負擔大幅度減輕，同時也帶動了工作環境朝著整潔、方便的方向發展。而在作業前設置并調試好相應的程序方案及各項參數，讓農業生產過程更加精準，解放了勞動力的雙手，帶動新型農業模式發展。

3 機電一體化在農業機械工程中的應用現狀

3.1 虛擬現實技術構建數字農業

虛擬現實技術，即VR是近些年最新興起的一項新技術，通過信息技術在虛擬空間模擬出接近現實的場景，被用于學習、科研、工程等多個領域。虛擬現實技術營造出的高度逼真的環境能夠最大限度還原實際的場景，農業機械所需要的就是這樣的鍛煉機會，幫助操作者更好地與機器磨合，避免了一些由于經驗不足造成的浪費與耽誤。在機電一體化中，虛擬現實技術能夠最大限度地模擬出農業機械在實際生產過程中所處的環境、聲音、運動軌跡等多種要素，通過構建農業機械的虛擬模型，幫助操作者實現模擬農業機械在生產過程中所進行的操作流程，在穩定提升操作者熟練度的同時，也能夠保證實際生產活動安全高效地進行[4]。

3.2 衛星導航技術全局管理農機

在農業生產中，全球衛星導航技術（GPS）已經得到了廣泛的使用，利用傳感器及超聲波對農業機械作業時進行精準調控，從而提升工作效率以及控制精確度。農業生產者借助衛星導航技術能夠對正在作業的所有農業機械的位置及生產信息進行獲取與匯總，并建立出完整的模型以供使用者實時掌握實際的生產情況，以便于對人員分配及任務布置進行適時的調整，將農業機械控制水平從單個提升到群體控制，充分發揮機電一體化高效能、高精度的優勢，提升現代農業的科技水平。

3.3 計算機輔助技術構建出模型

計算機輔助技術，即CAD是以計算機技術為基礎，將多種數據與相關信息進行分析與整合，最終以三維建模為展示形式的綜合性技術，在工業、設計業、建筑業等領域使用非常廣泛。在機電一體化中，計算機輔助技術為農業機械發展提供了設計平臺，人們可以根據自己的實際需求，在計算機上進行農業機械的自由拆分、組合與設計，構建出功能與審美兼備的現代化農業機械。計算機輔助技術的應用雖然可以得到預期效果，但是由于實際應用過程中需要專業的理論知識與操作技術，這就要求農業機械工程領域的相關人員進行更加深入地學習，才能將農業機械工程的數據分析并做好。

3.4 實時監控技術預防問題發生

農業機械在實際作業過程中最重要的就是保證機械能夠平穩運轉，避免各種故障發生而耽誤農業生產。在傳統農業機械工作過程中，駕駛員需要全程保持高度注意力，對機械運轉時的聲音、軌跡、頻率以及產品進行及時地評估，從而保證機械的狀態。當前機電一體化技術加入了先進的智能化監控設備，通過傳感器將某些零部件的狀態以及機械本身的各項性質顯示到屏幕上，讓操作者實時感知機械所處的狀態，并根據這些參數對機械的工作狀態及工作方案進行適當的調整，從而極大程度上避免了農業機械在作業時出現浪費、缺失等問題，使得整個生產過程高效進行。

4 對未來的展望

當前機電一體化在農業機械工程中的應用已經取得了初步的成效，在未來的發展過程中會更進一步地優化自身的各項性能。并且隨著多種新技術，如納米技術、環保技術等不斷加入到機電一體化技術之中，機電一體化也在不斷走向完善與提高。由此看來，機電一體化在未來的發展會遵循如下幾個方向——微型化、高效化、高性能化、智能化、綠色化。并且在此基礎上，合理擴大機電一體化在多個領域的應用范圍，形成一套完善的機械工程運作體系，成為工業生產的基石。

參考文獻：

[1]孫宏志，宋青，田源.機電一體化技術在農業機械中的應用[J].農機使用與維修，2021（10）：34-35.DOI：10.14031/j.cnki.njwx.2021.10.013.

[2]侯宗賓.農業機械機電一體化技術的運用實踐[J].河北農機，2021（12）：29-30.DOI：10.15989/j.cnki.hbnjzzs.2021.12.015.

單位名稱：鹽城市鹽都區大岡鎮綜合服務中心? 省市：江蘇省鹽城市? 郵編：224043

姓名：周繼旭? 出生年月：1988年10月? 性別：男? 民族：漢族? 籍貫：江蘇省射陽縣

學歷：大學本科? 職稱：機械工程 助理工程師? 研究方向：機械工程