甘肅省成縣陳院鎮(zhèn)農(nóng)機站 楊宏軍

機電一體化技術的發(fā)展及其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用

甘肅省成縣陳院鎮(zhèn)農(nóng)機站 楊宏軍

隨著機電一體化技術的發(fā)展，許多生產(chǎn)和生活領域都將這項技術引用和改進?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展也大量引入機電一體化技術來帶動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植以及農(nóng)產(chǎn)品銷售等方面的發(fā)展。本文從機電一體化技術的特點及在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中起到的作用入手，結合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的特點找到機電一體化技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應用中存在的問題，并針對這些問題提出一些建議。同時，還對機電一體化技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來發(fā)展方面的應用進行了研究和分析。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；機械；降耗；智能

引言

如今，機電一體化技術廣泛應用于生產(chǎn)的各個領域，在我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)高速發(fā)展的今天，機電一體化技術應用起著更加重要的作用。國家在重視農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時，也在大力發(fā)展機電一體化技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械技術、農(nóng)業(yè)種植技術、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)檢查技術等。

1 機電一體化技術的概念及特點

1.1 機電一體化技術及其組成要素

機電一體化是一門綜合了機械、電子、計算機等多項技術的新興學科。機電一體化技術的應用將過去分立發(fā)展的力、熱、光、電子等科學融為一體，共同為現(xiàn)代電子機械技術和電子技術服務。同時，計算機技術的快速發(fā)展也為機電一體化技術帶來了廣泛的、不可估量的發(fā)展前景。

一個完整的機電一體化系統(tǒng)由以下五個要素組成，包括：機械本體、動力與驅動部分、執(zhí)行機構、傳感測試部分、控制及信息處理部分。構成機電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。

1.2 機電一體化技術的特點

1.2.1 操作過程精準

從機電一體化技術的機械本體和控制處理部分分析，由于運用機械技術、電子技術和計算機技術等，不但能嚴格執(zhí)行操作者的命令，精準完成指令，更能在很大程度上使操作人員遠離危險的工作平臺，避免對操作人員造成人身傷害。

1.2.2 工作效率較高

從機電一體化技術的工作動力與驅動部分分析，依靠電力驅動設備，動力源穩(wěn)定，保證了產(chǎn)能。同時，與人工操作相比，機電一體化技術的應用大大提高了工作效率，且節(jié)省人力，操作過程也相對簡單。

1.2.3 使用功能逐漸強大

從機電一體化技術最終能夠實現(xiàn)的操作性能和生產(chǎn)功能分析，隨著機械技術、計算機技術、傳感技術等科學技術的發(fā)展，機電一體化能夠完成和實現(xiàn)的功能也越來越強大。如：最開始的機電一體化技術僅能通過手控操作平臺完成部分形狀規(guī)則或生產(chǎn)區(qū)域情況簡單的生產(chǎn)，且很多極端環(huán)境下機械是無法進入工作區(qū)域正常工作的，而隨著微電子技術、遠程傳感技術等先進科技的發(fā)展，機電一體化技術能夠實現(xiàn)的功能被逐漸開發(fā)和完善。同時，各類新型材料的出現(xiàn)也使得機械本體等部分能夠適應于更極端的工作條件，拓寬了人類的工作領域。

1.2.4 人工智能便于操作

人工智能是機電一體化最為顯著的技術特征。許多機械設備龐大、復雜的部件逐漸被智能芯片、微型處理器和微型傳感器等取代，即用智能控制系統(tǒng)取代機械本體傳統(tǒng)的“大腦”。

1.2.5 機械維護與調試簡單化

采用機電一體化技術的各類設備，可以根據(jù)實際工作需要對其操作系統(tǒng)進行調試和改變，使其控制程序便于實際工作的使用和調節(jié)。機電一體化技術的預設和存儲系統(tǒng)還能記錄大量的參數(shù)，每次相應的操作可以通過直接選定參數(shù)完成，這不但降低了機械操作人員對新設備的控制難度，還有效減少了因操作失誤造成的損失。

2 機電一體化技術應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的意義

2.1 機電一體化技術的應用能有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率

機電一體化技術在提高生產(chǎn)效率上有著非常顯著的作用，因此，將機電一體化技術應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，首先出現(xiàn)的成果就是大大加快了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的速度。在農(nóng)業(yè)機械設備上采用機電一體化技術，不但能夠節(jié)省勞動力，還能提高工作效率。過去玉米等糧食作物靠人工收割、分離，而采用現(xiàn)代化農(nóng)機設備，不但能一次性完成糧食的收割、分離，還能直接將秸稈等粉碎成飼料或直接還田。

2.2 機電一體化技術的應用可降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損耗

機電一體化技術在降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損耗方面成效顯著。過去傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械由于生產(chǎn)效率低，工作范圍和工作區(qū)域有限，造成農(nóng)業(yè)機械在使用過程中有著較大的損耗和資源的浪費。將機電一體化技術應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，能提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械工作效率，節(jié)約大量勞動力，以實現(xiàn)提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)能源的損耗和成本的降低。

2.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展促進機電一體化技術的發(fā)展

作為農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展備受關注。機電一體化技術應用于農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化不但能提高生產(chǎn)效率，還降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損耗?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的必然發(fā)展趨勢，國家對現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展十分重視。因此，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展需要機電一體化技術，機電一體化技術也能借助農(nóng)業(yè)發(fā)展的動力促進自身的發(fā)展。

2.4 機電一體化技術應用于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的標志

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的最顯著標志就是采用了現(xiàn)代科學技術，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)采用的現(xiàn)代科學技術主要集中在現(xiàn)代生物技術、科學管理技術和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械方面。如甘肅省定西市作為全國最大的馬鈴薯種植、生產(chǎn)和加工基地，機電一體化技術應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不但改變了傳統(tǒng)的種植方式、田間管理方式和收獲方式，還將馬鈴薯的加工帶入了現(xiàn)代機械加工的新時代。多種馬鈴薯產(chǎn)品的誕生提高了農(nóng)作物的附加值，不但給農(nóng)民帶來了更大的收益，也通過農(nóng)產(chǎn)品加工工廠的建立為更多的人提供了崗位。因此，機電一體化技術不但開創(chuàng)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新時代，更成了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。

3 機電一體化技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用

3.1 機電一體化技術在我國農(nóng)業(yè)應用上存在的問題

3.1.1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術普及率低影響機電一體化技術的發(fā)展

如今，美國等農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度高、人口少的國家，農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化基本實現(xiàn)全面普及，不但節(jié)約了生產(chǎn)成本，同時也緩解了勞動力缺乏的壓力。而我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度雖有很大提高，但要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全面現(xiàn)代化還有很長一段路要走。在東北平原地區(qū)，由于其耕種面積較大，適于農(nóng)業(yè)機械化推廣，因此，部分地區(qū)現(xiàn)代化機械程度已達到90%以上。但對于耕地面積小，人口密集的西南地區(qū)，因受諸多條件的限制，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械很少使用，仍處于傳統(tǒng)耕種狀態(tài)。這樣的情況就大大限制了機電一體化技術的應用。

3.1.2 機電一體化技術水平有待提高

我國的現(xiàn)代科技起步較晚，且在農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)業(yè)科技等方面落后于發(fā)達國家，但機電一體化技術的出現(xiàn)讓我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術有了質的飛躍。但目前機電一體化技術的研究還主要集中在提高工作效率、拓寬機械工作領域等方面，而國外的機電一體化技術已經(jīng)朝著自動采集控制、數(shù)據(jù)信息批量處理、GPS全球定位系統(tǒng)和激光掃描、信息遙感等現(xiàn)代尖端技術、裝備應用方面發(fā)展。因此，我國的機電一體化技術還有待進一步改進和完善。

3.2 提高機電一體化技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應用的措施

為突破現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中機械使用的條件限制，機電一體化技術可朝著以下幾方面發(fā)展：首先，通過機電一體化技術的不斷改進和完善，讓農(nóng)業(yè)機械適應更廣泛的工作環(huán)境，擁有更多的工作方式，掃清農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展道路上的使用環(huán)境限制等諸多屏障；另外，發(fā)展更為智能化、自動化以及便于操作的核心技術，不但讓農(nóng)業(yè)機械提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，更讓農(nóng)業(yè)機械工作安全性提高，操作舒適度提高。還有，提高技術水平，降低產(chǎn)品成本，有助于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械化的普及。機電一體化技術應用于農(nóng)業(yè)機械只有降低成本才能讓現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械得到推廣，才能更有效地帶動機電一體化技術的提高，增加農(nóng)民的經(jīng)濟效益。

3.3 機電一體化技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用

3.3.1 農(nóng)業(yè)機械設計方面

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械的設計不再采用傳統(tǒng)技術生產(chǎn)零件，而是采用CAD等計算機輔助設計技術對現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械進行設計。這樣的設計技術不但精度高、易于修改，還能通過各類數(shù)學模型將設計的農(nóng)機進行三維圖形等效果的展示，便于技術人員對其性能和使用功能進行改進。

3.3.2 虛擬技術方面

虛擬技術是一項綜合性技術，它集合了傳感、數(shù)據(jù)處理、圖形圖像處理、聲像處理等多項技術。而虛擬技術應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，不但能對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行動態(tài)模擬演示，還能建立農(nóng)業(yè)機械的動態(tài)建模等。這項技術不但有利于農(nóng)業(yè)管理人員對農(nóng)田生產(chǎn)管理有直觀認識，還能通過虛擬技術聲情并茂的展示進一步提高農(nóng)業(yè)機械操作人員的培訓效果。

3.3.3 電子信息技術方面

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中電子技術主要集中在對農(nóng)業(yè)機械工作過程的控制和操作，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)藥、化肥使用等方面的監(jiān)測和田間科學管理以及農(nóng)產(chǎn)品銷售等諸多方面。電子信息技術的應用給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了高效、節(jié)能、環(huán)保發(fā)展的新氣象。另外，電子信息技術的應用讓農(nóng)民不必蹲守在田間，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作人員的工作環(huán)境得到改善。還有，電子監(jiān)視儀表也在代替人工讀取儀表，再次節(jié)省了勞動力。

3.4 機電一體化在未來對現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展影響

3.4.1 光學技術的引進推動現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展

隨著科學技術的發(fā)展，光學技術在生產(chǎn)生活領域的應用也越來越廣泛深入。將光學技術研究成果與機電一體化技術結合，不但能促進農(nóng)業(yè)機械傳感技術的推廣和發(fā)展，還是動力發(fā)展的一個主要趨勢。通過將光學技術引入機電一體化技術當中，可有效地增強和改進機電一體化系統(tǒng)中的傳感系統(tǒng)等，還能使農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)精度更高。

3.4.2 集成電路為電子技術引入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展

微型機電一體化技術的發(fā)展能夠在很大程度上減少農(nóng)業(yè)機械對工作區(qū)域和工作環(huán)境的要求。如過去傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械體積較大，且精度不高，造成只有較大面積的耕地或場地才能使用機械。但隨著微機電一體化技術的出現(xiàn)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械的體積將不斷減小，自身消耗燃料也會減少，有效地降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

4 結論

目前，我國的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)仍處于發(fā)展初級階段，機電一體化技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用還有很多值得改進和開發(fā)的空間，因此，從機電一體化技術的自動化、智能化、綠色環(huán)?；确矫孢M行改進，不斷提高我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的機電一體化水平，才能實現(xiàn)我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)水平的整體提高。

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楊宏軍，男，1975年出生，大專，助理工程師，研究方向：機電一體化。