兩棲履帶式遙感犁田機的研究

劉陶翔 鄭娟 蔣雙慶

摘要：針對丘陵山區(qū)地塊面積小、道路狹窄，大型聯(lián)合犁田機運輸難、進地難、轉(zhuǎn)場難、操作難等現(xiàn)狀，解決山地中犁地的困難，通過張緊輪調(diào)節(jié)履帶的松緊，改變牽引力的大小來適應(yīng)山地各種各樣的地形。

關(guān)鍵詞：荒田;荒地;地勢復(fù)雜;土地面積小;履帶式

引言：

水田一直是我國重要的耕地資源，近年來其耕種模式隨著農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展也在逐漸發(fā)生變化，從最初的牲畜耕作、手扶作業(yè)機械已逐步發(fā)展到現(xiàn)在的高花輪胎、高地隙拖拉機作業(yè)。這些機械都不適合南方復(fù)雜地勢耕作，而適用于這種地形小型農(nóng)用犁田機還是手扶式，還類似于以前牲畜耕作，這種機械沒有智能化，需要操作者有足夠的體力，但是現(xiàn)在的大部分年輕人都外出，留在老幼在家。因此，小型農(nóng)用機器智能化顯得格外重要。

1.兩棲履帶式遙感犁田機的研究意義

隨著社會科技和經(jīng)濟的高速發(fā)展，農(nóng)村勞動力都往城市遷移，農(nóng)村出現(xiàn)了嚴(yán)重的勞動力不足，進而導(dǎo)致了一大片的荒地?zé)o人耕種。盡管中國的糧食產(chǎn)量很高，但是中國卻是一個糧食進口大國。每年國家都要從國外花費大量資金進口糧食（如圖1），習(xí)總書記曾說“農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的總目標(biāo)，堅持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展是總方針，產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生活富裕是總要求，建立健全城鄉(xiāng)融合發(fā)展體制機制和政策體系是制度保障”，我們的想法就產(chǎn)生這樣的一個背景下。我們利用5G大數(shù)據(jù)可以遠程操控，降低操作者的勞動強度，這樣減少農(nóng)村荒地的現(xiàn)象出現(xiàn)。我們的行走機構(gòu)采用履帶式，增大履帶與地面接觸面積，減小壓強防止機構(gòu)陷入松軟的路面。我們模仿挖掘機的運動，通過張緊輪調(diào)節(jié)履帶的松緊，改變牽引力的大小來適應(yīng)山地各種各樣的地形。

圖1

2.履帶式農(nóng)用機的市場狀況分析

由于履帶結(jié)構(gòu)比輪式結(jié)構(gòu)有降壓功能，并且履帶在復(fù)雜的地區(qū)有更好的穩(wěn)定性，因此履帶式旅耕機和履帶式拖拉機越來越普及。

2.1.區(qū)域分布

履帶旋耕機分布在湖南、江西、浙江、湖北以及安徽南部地區(qū)，尤其在洞庭湖、鄱陽湖及其支流沿線的平原和丘陵地區(qū);履帶拖拉機主要分布在湖南中南部煙草種植區(qū)和稻蝦種養(yǎng)區(qū)，目前履帶拖拉機主要用于煙田起壟、稻蝦田打漿作業(yè)。盡管履帶式機器分布很廣，還是有很大部分地區(qū)不能進行很好使用，履帶式行走機構(gòu)還需要優(yōu)化，讓其適應(yīng)山區(qū)崎嶇狹窄的山路。

2.2.履帶式與輪式比較

輪式不能跨越高度，不能走樓梯。在平坦的路上，輪式移動方式速度快。履帶式移動適應(yīng)于未加工的天然路上行走，與輪式移動相比。履帶式具有以下優(yōu)點：

●支撐面積大，壓強小。適合松軟、泥濘場地進行作業(yè)。

●越野機動性好，爬坡、越溝等性能優(yōu)于輪式。

●履帶上有履赤，不易打滑，有利于發(fā)揮大的牽引力。

3.遙感技術(shù)

面對復(fù)雜的地形，遙感技術(shù)的應(yīng)用，計算出最短途徑。為提高工作效率，遙感技術(shù)的加入無疑是很不錯的選擇，它利用非接觸傳感器來獲取有關(guān)目標(biāo)的時空信息，不僅著眼于解決傳統(tǒng)目標(biāo)的幾何定位，更為重要的是對利用外層空間傳感器獲取的影像和非影像信息進行語義和非語義解譯，提取客觀世界中各種目標(biāo)對象的幾何與物理特征信息。利用GPS空中定位成像，遙感技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)遙感圖像獲取成本高、分辨率低、氣候影響大等缺點，在某些領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)或耕地上的研究內(nèi)容主要集中在土壤演變、耕地提取及分類、種植信息提取等方面。利用收到的電磁波來判斷地形情況，然后根據(jù)算法規(guī)劃出最短路徑，避免因人為操作帶來的行走重復(fù)路線，減少燃油消耗。

4.兩棲履帶式遙感犁田機的實現(xiàn)路徑

4.1.基于現(xiàn)有履帶式農(nóng)機的研究

在人工林區(qū)，土壤堅實度差異較大，當(dāng)?shù)孛尜|(zhì)地松軟時，接地比壓是衡量機具通過性能的重要指標(biāo)。接地比壓過大時，行走系統(tǒng)容易沉陷在土壤里，不僅影響效率，還可能使機具發(fā)生前后傾斜，使切割器接觸地面，影響割草效果。故選擇接地比壓小的行走系統(tǒng)，能減小對土壤的壓實，更適應(yīng)人工林的作業(yè)環(huán)境。履帶式主要特點是接地比壓小，爬坡能力強。

4.2.兩棲履帶式遙感犁田機的構(gòu)建

設(shè)計一種小型輕便的遙控耕作犁田機，采用數(shù)碼集成遙控接收器和螺桿千斤頂轉(zhuǎn)向機構(gòu)，犁或耙分別根據(jù)情況安裝于機座桿后下方，通過磁性電動機和螺桿千斤頂電動升降機構(gòu)控制耙或犁的深度，動力機可優(yōu)先選用165F柴油發(fā)動機，動力機安裝于驅(qū)動輪上方并可前后移動調(diào)整，使其集犁田、耙田和蒲田于一體，并且結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，造價低，操作方便。基于現(xiàn)有的犁田機研究上，由驅(qū)動和遙控兩大部分組成。驅(qū)動部分主要由驅(qū)動離合裝置、轉(zhuǎn)向裝置和電動升降裝置構(gòu)成。包括驅(qū)動輪、變速箱、動力機和機架，其機架上部為兩條軌道，動力機安裝于機架上并可在其軌道上前后移動調(diào)整，轉(zhuǎn)向支座設(shè)于變速箱上方與機座桿前部銜接，通過千斤頂調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)動、使千斤頂匡架向前推動，通過合動連桿使設(shè)于轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)向支桿前后推動，使裝設(shè)于變速箱下方的驅(qū)動輪左右轉(zhuǎn)動、轉(zhuǎn)向，以船做為犁田機的支承點，犁和耙分別根據(jù)情況安裝于機座桿側(cè)后端和后尾部，通過電動機和千斤頂調(diào)整螺桿、電動控制犁或耙的深度，遙控部分可為一遙控裝置，由數(shù)碼集成遙控接收器、繼電器、電瓶和電動機等構(gòu)成，通過設(shè)在發(fā)射器上的開關(guān)任意控制操作。

結(jié)束語：

總而言之，兩棲履帶式遙感犁田機的研究過程，需要基于現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)條件，從而提供更加智能化、便民化的設(shè)計。項目研究過程還需要各項學(xué)科之間的協(xié)同幫助及資金支持，基于現(xiàn)有的報警裝置進行改進，更加快速的完成兩棲履帶式遙感犁田機的建設(shè)。

參考文獻：

[1]孫德明，倪國慶.履帶耕整機械水田市場需求及技術(shù)性分析[J]，學(xué)術(shù)研究，2021，85-86

[2]祝強.林地履帶底盤動力傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配與性能分析[D].長沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2017

《兩棲履帶式遙感犁田機的研究》論文用于湖南省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“兩棲履帶式遙感犁田機”研究成果，項目編號：S202113809010。

通訊作者：蔣雙慶，河南夏邑，大學(xué)本科，講師，研究方向：機械設(shè)計制造及自動化。