機電一體化在農(nóng)業(yè)機械工程中的應用研究

摘要：機電一體化對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有非常重要的價值，其未來的發(fā)展趨勢始終是為了幫助農(nóng)業(yè)機械更好地在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率和工作的穩(wěn)定性。本文首先從機電一體化的基本概念與特點出發(fā)，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(nóng)業(yè)機械工程中的重要性進行了闡述;最后根據(jù)實際情況，從四個不同技術(shù)的角度對當前機電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械工程領域的現(xiàn)狀進行了分析。這就為更好地了解我國機電一體化現(xiàn)有的格局提供了依據(jù)，并為后續(xù)發(fā)展提供了相應的借鑒。

關鍵詞：機電一體化，農(nóng)業(yè)機械工程，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

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(gòu)成一個整體?！皺C”指機械，就是由多種零件共同構(gòu)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(shù)，也包括計算機、信息處理技術(shù)等。將這些技術(shù)進行融合后形成了新型現(xiàn)代化邊緣技術(shù)，從而能夠打破傳統(tǒng)學科限制的技術(shù)壁壘，極大地提高生產(chǎn)效率和質(zhì)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(xiàn)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(nèi)容，在進行融合提煉后實現(xiàn)了“1+1+1>3”的效果，在未來的工業(yè)發(fā)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(shù)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(xiàn)出來。操作者只需要在程序開始運行前設定相應的參數(shù)，系統(tǒng)就會根據(jù)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(shù)是多種技術(shù)組成的前沿技術(shù)，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(xiàn)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(nóng)業(yè)機械工程中的重要性

2.1 提升實際作業(yè)過程的精準度

機電一體化技術(shù)從根本上打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)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(xiàn)在機電一體化技術(shù)以信息技術(shù)為基礎，通過設定程序的方式進行精細控制，使得農(nóng)業(yè)機械在作業(yè)時的精準度和工作效率大幅度提高，也就改善了農(nóng)業(yè)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(shù)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(tài)進行持續(xù)高效地工作。

2.2 提高農(nóng)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(xiàn)某個零件或程序異常、出現(xiàn)故障等問題，在以往的農(nóng)業(yè)機械進行作業(yè)時，出現(xiàn)問題后需要有一定維修經(jīng)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(tǒng)能夠?qū)r(nóng)業(yè)機械存在的問題進行實時的診斷，并將診斷結(jié)果及時反饋給操作者或監(jiān)控者，幫助工作人員提前發(fā)現(xiàn)農(nóng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動不會因為機械的突然故障而產(chǎn)生巨大的影響。此外，機電一體化技術(shù)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(zhuǎn)的靈活程度，推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

2.3 改善農(nóng)業(yè)機械設施可操作性

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械由于技術(shù)與材料的限制，其內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)往往非常復雜，且部分冗余的零構(gòu)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(chǎn)外負擔。機電一體化的出現(xiàn)使得復雜的農(nóng)業(yè)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(huán)境朝著整潔、方便的方向發(fā)展。而在作業(yè)前設置并調(diào)試好相應的程序方案及各項參數(shù)，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程更加精準，解放了勞動力的雙手，帶動新型農(nóng)業(yè)模式發(fā)展。

3 機電一體化在農(nóng)業(yè)機械工程中的應用現(xiàn)狀

3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建數(shù)字農(nóng)業(yè)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，即VR是近些年最新興起的一項新技術(shù)，通過信息技術(shù)在虛擬空間模擬出接近現(xiàn)實的場景，被用于學習、科研、工程等多個領域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)營造出的高度逼真的環(huán)境能夠最大限度還原實際的場景，農(nóng)業(yè)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(jīng)驗不足造成的浪費與耽誤。在機電一體化中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠最大限度地模擬出農(nóng)業(yè)機械在實際生產(chǎn)過程中所處的環(huán)境、聲音、運動軌跡等多種要素，通過構(gòu)建農(nóng)業(yè)機械的虛擬模型，幫助操作者實現(xiàn)模擬農(nóng)業(yè)機械在生產(chǎn)過程中所進行的操作流程，在穩(wěn)定提升操作者熟練度的同時，也能夠保證實際生產(chǎn)活動安全高效地進行[4]。

3.2 衛(wèi)星導航技術(shù)全局管理農(nóng)機

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，全球衛(wèi)星導航技術(shù)（GPS）已經(jīng)得到了廣泛的使用，利用傳感器及超聲波對農(nóng)業(yè)機械作業(yè)時進行精準調(diào)控，從而提升工作效率以及控制精確度。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者借助衛(wèi)星導航技術(shù)能夠?qū)φ谧鳂I(yè)的所有農(nóng)業(yè)機械的位置及生產(chǎn)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(chǎn)情況，以便于對人員分配及任務布置進行適時的調(diào)整，將農(nóng)業(yè)機械控制水平從單個提升到群體控制，充分發(fā)揮機電一體化高效能、高精度的優(yōu)勢，提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的科技水平。

3.3 計算機輔助技術(shù)構(gòu)建出模型

計算機輔助技術(shù)，即CAD是以計算機技術(shù)為基礎，將多種數(shù)據(jù)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(shù)，在工業(yè)、設計業(yè)、建筑業(yè)等領域使用非常廣泛。在機電一體化中，計算機輔助技術(shù)為農(nóng)業(yè)機械發(fā)展提供了設計平臺，人們可以根據(jù)自己的實際需求，在計算機上進行農(nóng)業(yè)機械的自由拆分、組合與設計，構(gòu)建出功能與審美兼?zhèn)涞默F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械。計算機輔助技術(shù)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(yè)的理論知識與操作技術(shù)，這就要求農(nóng)業(yè)機械工程領域的相關人員進行更加深入地學習，才能將農(nóng)業(yè)機械工程的數(shù)據(jù)分析并做好。

3.4 實時監(jiān)控技術(shù)預防問題發(fā)生

農(nóng)業(yè)機械在實際作業(yè)過程中最重要的就是保證機械能夠平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，避免各種故障發(fā)生而耽誤農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)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(zhuǎn)時的聲音、軌跡、頻率以及產(chǎn)品進行及時地評估，從而保證機械的狀態(tài)。當前機電一體化技術(shù)加入了先進的智能化監(jiān)控設備，通過傳感器將某些零部件的狀態(tài)以及機械本身的各項性質(zhì)顯示到屏幕上，讓操作者實時感知機械所處的狀態(tài)，并根據(jù)這些參數(shù)對機械的工作狀態(tài)及工作方案進行適當?shù)恼{(diào)整，從而極大程度上避免了農(nóng)業(yè)機械在作業(yè)時出現(xiàn)浪費、缺失等問題，使得整個生產(chǎn)過程高效進行。

4 對未來的展望

當前機電一體化在農(nóng)業(yè)機械工程中的應用已經(jīng)取得了初步的成效，在未來的發(fā)展過程中會更進一步地優(yōu)化自身的各項性能。并且隨著多種新技術(shù)，如納米技術(shù)、環(huán)保技術(shù)等不斷加入到機電一體化技術(shù)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(fā)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(yè)生產(chǎn)的基石。

參考文獻：

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

[2]侯宗賓.農(nóng)業(yè)機械機電一體化技術(shù)的運用實踐[J].河北農(nóng)機，2021（12）：29-30.DOI：10.15989/j.cnki.hbnjzzs.2021.12.015.

單位名稱：鹽城市鹽都區(qū)大岡鎮(zhèn)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