羅春陽(yáng)

摘 要：水稻插秧機(jī)是種植水稻不可缺少的工具。小型水稻插秧機(jī)符合我國(guó)地形特點(diǎn)，可以提高插秧效率和質(zhì)量，值得研制和推廣。該文論述了插秧機(jī)稀植分插機(jī)構(gòu)、插秧機(jī)自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)以及小型水稻插秧機(jī)的研制現(xiàn)狀，并指出了以后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：小型 水稻插秧機(jī) 研制

中圖分類(lèi)號(hào)：U523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（c）-0081-01

在我國(guó)，種植面積最大的糧食作物就是水稻，它的單產(chǎn)量和總產(chǎn)量都是最高的，其種植面積占我國(guó)糧食作物的28%，其總產(chǎn)量則占到了40%。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水稻的種植方式已經(jīng)由原來(lái)的人工插秧逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械插秧，我國(guó)插秧機(jī)械雖然有了一定的發(fā)展，但是從整體上來(lái)看，總體水平不高，具體表現(xiàn)為機(jī)型單一，品種少，特別是缺少小型水稻插秧機(jī)。從我國(guó)水稻種植地區(qū)的地形狀況來(lái)看，廣大農(nóng)村（尤其是南方農(nóng)村）都是以小地塊和丘陵地塊為主，但是，當(dāng)前在我國(guó)只有一些大型寬幅的水稻插秧機(jī)，完全不符合農(nóng)村實(shí)際地形情況。只有加大小型水稻插秧機(jī)的研制力度，開(kāi)發(fā)出更多的符合我國(guó)地塊特點(diǎn)的小型水稻插秧機(jī)，才能夠在水稻種植中大面積實(shí)現(xiàn)機(jī)械化插秧，才能夠大大提高我國(guó)水稻種植的效率和質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)水稻種植現(xiàn)代化水平的進(jìn)一步提升。

1 稀植分插機(jī)構(gòu)

分插機(jī)構(gòu)是插秧機(jī)的核心關(guān)鍵部件之一，也一直是插秧機(jī)研制的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。分插機(jī)構(gòu)反映的性能就是機(jī)插性能，此項(xiàng)性能的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

一是栽秧質(zhì)量怎樣保證。也就是怎樣做到精確插秧，使插秧時(shí)的秧爪軌跡和態(tài)勢(shì)跟人工插秧的軌跡差不多；怎樣做到不傷害秧苗、不遺漏秧苗，使分插機(jī)構(gòu)的部件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不晃動(dòng)，保持平穩(wěn)狀態(tài)，機(jī)器的震動(dòng)幅度也要達(dá)到最小。

二是秧苗直立、緊湊。秧苗直不直立主要取決于秧針和插植叉頭部幾何樣子的設(shè)定，這對(duì)秧苗的姿態(tài)起著決定性的作用。插前秧苗應(yīng)該避免被干涉，這就要求在設(shè)計(jì)分插機(jī)構(gòu)插植端的入水角度和回轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)路線要注意不要碰著插前秧苗。對(duì)秧苗立起姿態(tài)影響比較大的是浮板尺寸的大小及形狀的設(shè)計(jì)。怎樣使得浮板小而浮力大、運(yùn)動(dòng)時(shí)雍泥少、對(duì)旁邊的秧苗沒(méi)有影響成為了分插機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。

三是取苗的準(zhǔn)確度要高，對(duì)秧苗位置、數(shù)量多少的要準(zhǔn)確設(shè)定。也就是說(shuō)插秧機(jī)在插秧時(shí)要保證秧苗姿態(tài)的直立，輸送秧苗要準(zhǔn)確；要把取秧苗的數(shù)量的調(diào)節(jié)裝置和輸送秧苗的皮帶連動(dòng)起來(lái)，使插秧機(jī)能夠根據(jù)取秧苗數(shù)量的多少的改變來(lái)調(diào)節(jié)輸送秧苗數(shù)量。

目前，國(guó)內(nèi)大部分都是運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)建立模式和優(yōu)化相聯(lián)合的辦法來(lái)設(shè)計(jì)和研制插秧機(jī)的分插結(jié)構(gòu)。此外，還充分研究了日本的旋轉(zhuǎn)式的插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的工作原理，并拿出了不少的進(jìn)一步優(yōu)化的方案。我國(guó)對(duì)插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的研究在運(yùn)動(dòng)學(xué)特性上較為充分，但是在動(dòng)力學(xué)上的研究就不怎么充分，這都是因?yàn)閺?fù)雜的數(shù)學(xué)建模。我國(guó)在水稻種植上存在著大型插秧機(jī)插秧、種植株距大的問(wèn)題，要想解決這兩個(gè)問(wèn)題，需要把農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝進(jìn)一步的結(jié)合起來(lái)，對(duì)稀植分插機(jī)構(gòu)的研制要從工作原理上多做創(chuàng)新和構(gòu)思，使雜交水稻種植中的大型插秧機(jī)插秧、株距大等問(wèn)題得到盡快的解決，并進(jìn)行科學(xué)的驗(yàn)證和試驗(yàn)，確保分插機(jī)構(gòu)研制成果有著極強(qiáng)的實(shí)用性，進(jìn)而滿(mǎn)足占到55%插秧面積的機(jī)械化插秧需求

2 插秧機(jī)自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)

（1）“淺、穩(wěn)、直、勻”是水稻對(duì)生長(zhǎng)的要求。“淺、穩(wěn)”可以使水稻返青比較快，根部也比較壯實(shí)，不容易被風(fēng)吹倒；“直、勻”可以使水稻處于良好的通風(fēng)和透光環(huán)境中，不容易滋生病蟲(chóng)害，顆粒也比較飽滿(mǎn)，能夠大大提高水稻的產(chǎn)量。插秧機(jī)與人工插秧相比最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠使深淺一致，機(jī)械插秧要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的關(guān)鍵在于仿形部件，要求在插植部位有一個(gè)水平技術(shù)和土地情況相適應(yīng)的仿形部件。國(guó)內(nèi)在研究機(jī)械插秧技術(shù)時(shí)，很少注意研究依據(jù)土壤環(huán)境自動(dòng)控制深淺的工作原理和技術(shù)，致使我國(guó)水稻插秧機(jī)的插秧準(zhǔn)確性和秧苗的直立狀態(tài)、插秧環(huán)境的適應(yīng)性都比日本、韓國(guó)的插秧機(jī)要差。

（2）日本在水稻種植機(jī)械的研制水平上是比較高的，在控制自動(dòng)插深淺的技術(shù)的處理上主要運(yùn)用了速度感應(yīng)的技術(shù)來(lái)組成了自動(dòng)調(diào)節(jié)深淺的裝置，使插秧機(jī)能夠依據(jù)速度的不斷變化情況下浮板起伏的高度來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)秧苗插的深還是淺。在插秧機(jī)的插植部位的平衡控制運(yùn)用了先進(jìn)的平衡部件，插秧時(shí)插植部位的水平控制是通過(guò)角度傳感器和傾斜傳感器來(lái)完成的。日本的有關(guān)研究人員已經(jīng)開(kāi)始嘗試把衛(wèi)星全球定位的導(dǎo)航技術(shù)運(yùn)用在插秧機(jī)的無(wú)人駕駛技術(shù)的開(kāi)發(fā)中，還正在研制在機(jī)器視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ)上的輔助駕駛插秧機(jī)的技術(shù)。在插秧機(jī)的駕駛中加入導(dǎo)航技術(shù)是未來(lái)插秧機(jī)的發(fā)展方向之一。

（3）在乘坐式小型插秧機(jī)的操作過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)成條漏插的問(wèn)題。要想解決這個(gè)問(wèn)題，就要在秧苗質(zhì)量、秧苗裝載、插秧機(jī)構(gòu)的分插準(zhǔn)確度上提高水平，除此之外，就是可以在插秧機(jī)上裝上警報(bào)器，用來(lái)在秧苗質(zhì)量不好和遺漏插苗時(shí)做出警示。

（4）乘坐式小型插秧機(jī)之所以效率低下，沒(méi)有產(chǎn)生高效插秧的效果，究其原因是因?yàn)檠b載秧苗的時(shí)候，所花費(fèi)的時(shí)間太多，影響了插秧的整體效率。如果能夠?qū)崿F(xiàn)插秧機(jī)的自動(dòng)裝載秧苗技術(shù)，那么這個(gè)問(wèn)題就會(huì)得到有效解決。因此，要積極研究和開(kāi)發(fā)自動(dòng)裝秧技術(shù)，提高插秧機(jī)的自動(dòng)化水平，進(jìn)而節(jié)約裝秧時(shí)間，使插秧機(jī)的效率得到進(jìn)一步提高。

3 設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)環(huán)境

國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)插秧機(jī)技術(shù)的方式和方法都比較落后，很多研究人員都是依據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比設(shè)計(jì)。在插秧機(jī)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，沒(méi)有運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行樣機(jī)的測(cè)試。在虛擬樣機(jī)技術(shù)中，可以方便快捷地對(duì)插秧機(jī)復(fù)雜的機(jī)械/液壓混合設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)解析以及結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行提升。在進(jìn)行插秧機(jī)新產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中，運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以對(duì)虛擬模型進(jìn)行驗(yàn)證，還可以對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比。

4 結(jié)語(yǔ)

水稻插秧機(jī)的研制是實(shí)現(xiàn)我國(guó)水稻種植機(jī)械化、現(xiàn)代化的重要保證，能夠充分體現(xiàn)我國(guó)在技術(shù)研發(fā)上的創(chuàng)新能力和水平。小型水稻插秧機(jī)在我國(guó)有著廣闊的應(yīng)用前景，要在機(jī)械的作業(yè)寬度和靈活性、分插機(jī)構(gòu)的插秧準(zhǔn)確度、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和自動(dòng)報(bào)警裝置等方面進(jìn)行深入的研究和開(kāi)發(fā)，提高插秧機(jī)的準(zhǔn)確性、機(jī)動(dòng)性和靈活性，使小型水稻插秧機(jī)更加符合我國(guó)的地塊情況，促進(jìn)我國(guó)水稻插秧機(jī)研發(fā)水平的進(jìn)一步提升，促進(jìn)我國(guó)水稻種植的機(jī)械化、種植面積的規(guī)模化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速實(shí)現(xiàn)。

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