郝中波

（昆明冶金高等?？茖W校，云南 昆明 650033）

農業(yè)機械設計制造使用機電一體化技術，可以提高設計效率、優(yōu)化設計效果。在機電一體化背景下，農業(yè)機械設計制造工作可應用專業(yè)技術保障產品質量，發(fā)揮不同類型技術在支持機電設計制造方面的積極作用。另外，農業(yè)機械設計制造的一體化模式，有利于提高農業(yè)機械的運行效率，節(jié)約農業(yè)機械設備的整體成本。

1 應用要點

1.1 體現(xiàn)智能化與自動化

智能化與自動化在機電一體化背景下，既是機電一體化發(fā)展的基本特征，又是農業(yè)機械設計制造應用機電一體化所需要凸顯的主要優(yōu)勢。引入機電一體化技術，農業(yè)機械能夠實現(xiàn)設計環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)分析研究的自動化。同時，使用農業(yè)機械設備可實現(xiàn)自動化控制和智能化作業(yè)，這對于提高農業(yè)生產效率有重要意義?，F(xiàn)階段的農業(yè)機械設計制造中，具有典型智能化和自動化功能的產品包括智能化收割機和智能化拖拉機等。有了智能化和自動化技術的支持，農業(yè)機械設備的整體作業(yè)水平和精準度會顯著提升。在機械設備應用時，其應用范圍內的狀態(tài)也能夠達到自主糾偏、自主導航道路、自動控制等目的。這意味著在農業(yè)機械設計制造中應用機電一體化技術，能夠從設計階段到實踐應用階段提升農業(yè)機械設計制造質量和效率。

1.2 有效應用傳感器設備

在自動化和智能化控制過程中，傳感器是發(fā)揮核心作用的關鍵性設備。1）傳感器設備能夠實時監(jiān)測農業(yè)機械設備的運行狀態(tài)，并且將其運行過程中的數(shù)據(jù)信息傳輸至自動化控制系統(tǒng)，以便更加精準有效地調整其運行狀態(tài)，保證其運行質量[1]。2）傳感器設備能夠對農業(yè)機械使用的環(huán)境進行實時監(jiān)控分析，如環(huán)境中的溫度、濕度調節(jié)工作以及土壤環(huán)境監(jiān)測、病蟲害監(jiān)測工作等，都可應用傳感器設備來完成。因此，在基于機電一體化技術進行農業(yè)機械設計制造過程中，有效應用傳感器設備和相關關鍵技術，可以提高農業(yè)機械設計制造效果。

1.3 科學設計一體化控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是實現(xiàn)農業(yè)機械智能化與自動化的核心部分。通過控制系統(tǒng)，農業(yè)機械能夠根據(jù)作業(yè)環(huán)境和作業(yè)需求進行自動調整和控制?，F(xiàn)代農業(yè)機械通常采用嵌入式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有可靠性高、穩(wěn)定性好、實時性強等應用優(yōu)勢。另外，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，遠程控制和智能監(jiān)控技術也逐步應用于農業(yè)機械中，在這一技術的支持下，機械設備運行時，可基于手機終端或電腦終端對設備進行遠程控制，保證控制系統(tǒng)設計更加合理，取得更好的設備控制效果[2]。同時，能更大化降低設備運行成本，提高農業(yè)機械設備使用效果。

2 實踐策略

2.1 衛(wèi)星導航技術

衛(wèi)星導航技術主要特征是高精度、高效率，能夠準確定位、有效導航。在農業(yè)機械設計工作中，衛(wèi)星導航技術的應用要點有以下方面內容。1）將衛(wèi)星導航技術嵌入到農業(yè)機械控制系統(tǒng)中，獲得更加準確的位置和導航信息，保證機械設備能夠在更為復雜的農田環(huán)境中有效作業(yè)。2）借助衛(wèi)星導航系統(tǒng)完成遠程監(jiān)控與遠程數(shù)據(jù)采集工作。對于農戶或農田管理人員來說，遠程掌握相關的農田環(huán)境參數(shù)對于更好地落實農業(yè)生產工作有重要作用[3]。3）利用衛(wèi)星導航技術與現(xiàn)代信息技術的有機結合，提升農業(yè)機械管理系統(tǒng)的智能化程度，從設備調試路徑規(guī)劃、設備故障診斷等方面入手，發(fā)揮出先進技術的作用，實現(xiàn)整個工作流程的自動化與智能化效果。4）利用衛(wèi)星導航技術進行更加精準的自動定位，完成自動化的基礎農業(yè)生產過程。例如，自動播種、自動施肥等。提高農業(yè)機械的自動化水平，控制人力資源成本。5）優(yōu)化農業(yè)機械設計效果。應當充分考慮衛(wèi)星導航技術的應用需求，從設備結構、設備系統(tǒng)控制優(yōu)化等方面入手，確保衛(wèi)星導航技術發(fā)揮集成作用[4]。

2.2 計算機輔助技術

計算機輔助技術有不同的類型，農業(yè)機械設計制造運用計算機輔助技術，應當首先做到精確選擇相關技術，為取得更好的設計制造效果奠定基礎。農業(yè)機械設計制造中可用的計算機輔助技術有以下幾種類型。1）應用CAD 技術。應用CAD 技術可實現(xiàn)三維建模、參數(shù)優(yōu)化設計等多方面目標。作為設計師，可基于虛擬環(huán)境對機械設計的效果和具體狀態(tài)進行全面觀察，以此為基礎優(yōu)化設計方案。2）應用CAE 技術。應用CAE 技術能夠對設計方案的實際效果進行模擬仿真分析，從而進一步預測農業(yè)機械的結構強度和剛度。通過模擬觀察，及時發(fā)現(xiàn)設計方面存在的潛在問題，為進一步減少后續(xù)試驗與修改提供依據(jù)。3）應用CAM 技術。應用CAM 技術能夠優(yōu)化機械制造工藝，提升制造工藝的自動化和數(shù)字化程度，進而全面提升工藝的加工精度和生產效率。例如，數(shù)控機床、機器人等都可在這種技術的支持下發(fā)揮作用，完成復雜的農業(yè)機械零部件加工與裝配，這也是提升機械設備性能的重要保障。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術在實踐應用中也能夠促進農業(yè)機械設計制造效果的優(yōu)化與提升。具體來說，合理應用虛擬現(xiàn)實技術提升農業(yè)機械設計制造質量時，應把握以下要點。1）應用虛擬現(xiàn)實技術可進行機械設計的實時仿真與驗證，避免傳統(tǒng)設計中需要大量人工計算、試驗的過程，能夠降低技術開發(fā)成本，有利于縮減時間成本[5]。2）虛擬現(xiàn)實技術可模擬不同類型的復雜工況和環(huán)境條件，設計人員可基于不同的環(huán)境條件，對農業(yè)機械設備的性能和運行質量進行更加準確的檢驗與判斷，從而優(yōu)化設計決策方案。3）虛擬現(xiàn)實技術能夠優(yōu)化機械制造的整個流程。在發(fā)揮作用時，由設計人員對制造流程進行模擬觀察，確保各流程的運行狀態(tài)和技術關鍵點，隨后，再進一步結合模擬結果，提出有效的優(yōu)化策略。為保證虛擬現(xiàn)實技術的應用效果，還應當注重對設計人員和實操人員加大培訓教育力度，保證其能夠熟悉整體操作流程，提高設備運行的安全性和效率。4）虛擬現(xiàn)實技術有助于實現(xiàn)遠程協(xié)作設計和制造，通過虛擬現(xiàn)實平臺的聯(lián)動作用，不同地區(qū)、不同部門的設計師和工程師可以實時共享和交互虛擬模型，進行協(xié)同設計和評審，這打破了地域和時間的限制，提高了團隊協(xié)作的效率和響應速度。

2.4 設計監(jiān)控技術

在機電一體化背景下，農業(yè)機械設計的監(jiān)控技術是保證設計效果、了解機械設備運行狀態(tài)的關鍵技術，通過實時監(jiān)控能夠及時發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)運行中的潛在問題，保證機械設備正常高效運行。設計監(jiān)控技術在實踐應用中，一般從以下方面發(fā)揮作用。1）做好多樣化的數(shù)據(jù)信息監(jiān)控分析工作，農業(yè)機械在作業(yè)過程中面臨復雜多變的環(huán)境，具體數(shù)據(jù)信息包括區(qū)域地形、氣候、作物種類等。通過使用設計監(jiān)控技術能夠實時監(jiān)測機械的各項參數(shù)，如溫度、壓力、轉速等，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并進行預警。這有助于防止機械損壞并降低事故發(fā)生的概率，確保操作者的安全。2）利用設計監(jiān)控技術能夠提升農業(yè)機械作業(yè)效率，通過實時監(jiān)測運行狀態(tài)，對關鍵參數(shù)的精確度進行判斷和總結，進一步在后續(xù)設計環(huán)節(jié)基于關鍵數(shù)據(jù)對機械設備系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，如可通過分析設備作業(yè)過程中的速度、軌跡、土壤濕度等關鍵信息，調整機械設備的基礎運行參數(shù)，保證其作業(yè)效率得到提升[6]。

2.5 電子信息技術

現(xiàn)階段農業(yè)機械設備的應用規(guī)模大，應用性能的實際要求也呈現(xiàn)逐步提高的趨勢。因此，需要結合實際對設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患或潛在故障時，應當及時采取對應措施進行處理，這不僅有利于延長農業(yè)機械的使用壽命，也能夠有效減少因故障引發(fā)的機械設備停運情況。應用電子信息技術可以對農業(yè)機械設備運行的狀態(tài)進行監(jiān)控分析，做好故障的預測與診斷工作，實現(xiàn)農業(yè)生產的全過程智能化控制?；陔娮有畔⒓夹g的核心功能，保證農業(yè)生產過程有24 h 無人值守的作業(yè)模式。例如，電子信息技術中的物聯(lián)網(wǎng)技術就可使農業(yè)機械設備之間、機械與控制系統(tǒng)之間形成實時的數(shù)據(jù)交換狀態(tài)，實現(xiàn)對農業(yè)生產過程的自動化控制。

3 應用趨勢

在農業(yè)機械工程中合理運用機電一體化技術，促進了整個工程的技術創(chuàng)新，可以利用數(shù)字化技術對農業(yè)機械工程進行智能化控制，提高了設備整體自動化水平。同時，可以實現(xiàn)各種農業(yè)機械設備的搭配使用，能夠聯(lián)合作業(yè)，根據(jù)農業(yè)生產需要進行集成控制與管理，在不同的生產環(huán)節(jié)能夠進行農業(yè)機械的靈活調配，使運行效率得以提升，可切實發(fā)揮農業(yè)機械設備的性能，對技術革新升級有著積極影響。

3.1 傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術的應用

機電一體化背景下農業(yè)機械設計制造中，傳感器技術是最為典型的技術。這種技術的應用能夠實現(xiàn)指令和信息的有效傳輸，提升農業(yè)機械設計制造質量。但在實踐應用中，也需要對此項技術不斷進行完善與更新，以便提升其使用效果。從未來發(fā)展的角度看，應當實現(xiàn)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術的聯(lián)動應用，并且進一步提升傳感器技術的精度與穩(wěn)定性，為農業(yè)生產提供更加精確有效的數(shù)據(jù)支撐[7-8]。同時，在廣泛應用物聯(lián)網(wǎng)技術的背景下，也能夠促進農業(yè)機械設備運行過程中的聯(lián)動，進而實現(xiàn)智能化協(xié)同作業(yè)目標。

3.2 人工智能與機器學習技術的應用

人工智能與機器學習技術在農業(yè)機械設計制造中的應用有非常重要的實踐價值，有了該技術支持，農業(yè)機械設備在運行時可通過自主學習進行決策分析，如根據(jù)作業(yè)區(qū)域環(huán)境變化和作物需求進行自動化調整，而農業(yè)機械在機器學習技術的支持下，也可自動提取大批量信息，不斷優(yōu)化作業(yè)結果，這有利于提高農業(yè)生產的智能化水平、減小人工干預力度，也有利于降低生產成本。另外，有了人工智能技術和機器學習技術的支持，病蟲害的識別分析以及農作物產量預測工作能夠順利推進，有利于為農業(yè)生產者提供更加全面科學的解決方案。

3.3 踐行可持續(xù)綠色發(fā)展理念

機電一體化技術的應用可實現(xiàn)對農業(yè)機械的升級與優(yōu)化，提高農業(yè)機械設備技術水平，讓各類資源能源得到高效利用，但是資源能源的使用量逐漸增加，對環(huán)境也造成了一定破壞。因此，機電一體化技術在未來發(fā)展中，要從農業(yè)機械工程的可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，政府和相關機構可加大對農業(yè)機械綠色制造的扶持力度，推動技術創(chuàng)新和產業(yè)升級，促進農業(yè)機械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[9-10]。同時，加強對節(jié)能環(huán)保的重視，將綠色理念融入農業(yè)機械工程中，重視低能耗、低污染、低排放設備和產品的使用，以推動農業(yè)生產作業(yè)的良好發(fā)展，提高農業(yè)機械化生產中的生態(tài)效益。

4 結語

綜上所述，在農業(yè)機械設計制造中應用機電一體化技術，可以從農業(yè)機械設備設計、制造、工藝流程全方位實現(xiàn)信息化分析和智能化控制，顯著提升農機企業(yè)整體生產水平。同時，通過機電一體化在農業(yè)機械上的應用，有助于豐富農業(yè)機械的功能，提高農業(yè)機械作業(yè)效率，降低農業(yè)機械故障率，改善農業(yè)機械操作性能，推動農業(yè)機械化的發(fā)展，助力農業(yè)現(xiàn)代化。