仿生设计在农业机械设计中的应用分析

王巍 李玉柱

[摘 要] 作为农业大国，提高农业生产机械的制造水平对提高我国农业水平具有重要意义。仿生技术在农业机械设计上的应用，极大地促进了我国机械设计水平的提高，同时提高了农业生产水平。就仿生设计技术在农业机械设计中的应用进行简要分析。

[关 键 词] 农业；机械；仿生技术

[中图分类号] S220.2 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）19-0118-01

随着科技水平的提高与人们对生物学领域的深入研究，仿生技术应运而生。科研人员将仿生技术应用于农业机械设计中，提高农业机械的工作效率与水平，对农业的发展带来许多好处，其应用形式十分丰富，具有极大的发展前景。

一、仿生设计应用于农业机械设计的意义

（一）提升农业机械的整体性能

仿生设计在农机设计领域的应用是较为全面的，包括农业机械的材料、外形、结构、功能、界面等方面。通过仿生设计使农业机械在这些方面的性能都有了显著提高，从而提升了农业机械的整体性能，使农民在生产过程中的工作更加轻松、便捷。

（二）提高农业工作效率

通过提升机械性能，仿生设计更是提高了农业机械的工作效率。利用模仿相关生物的特点改进原有机械，使其在工作时更加高效、快捷，提高其工作效率的同时，农业生产活动的整体工作效率也被提高。

（三）满足农民的需求

在物质条件允许的情况下，农民希望在农业生产劳作中的机械可以为其提供更大的便利。如在犁地方面，从最为传统的人工劳作开始逐渐演变为借用牲畜犁地、机械犁地。同时，机械犁地也在不断进化着，从单垄作业到双垄作业，到如今已经发展成多垄作业。农民对机械性能的要求越来越高。将仿生设计应用于机械生产中可以提高机械性能，满足农民的需求。

（四）促进农业与经济水平提高，满足人们需求

利用仿生设计改进原有的农用机械，大大提高了农业生产工作效率，提高了农业经济的发展水平。同时，我国是典型的农业大国与人口大国，农业经济在国民经济中占有很大的比重，人们对农业产品的需求也是非常大的。提高农业生产水平，可以促使我国整体经济水平的提高。同时也能更好地满足人们日益增长的物质需求[1]。

二、应用现状

农业机械在设计过程中已将仿生技术应用到各个领域，其具体表现可从材料结构、外型、功能、界面几方面来展示。

（一）材料与结构的仿生设计

对农业机械材料方面的仿生设计，主要体现在犁地工具上。传统的犁地工具在作业过程中容易粘带土壤，种植者在犁地时会经常进行犁具表面的清理工作，这样一来大大降低了犁地速度。机械设计人员通过对蚯蚓、蜗牛等土壤类动物脱土原理进行研究，发现在其表面是非光滑表面，在很大程度上降低了土壤的摩擦力与阻力。设计人员利用仿生技术，改变了普通犁具材料光滑的表面结构。通过这项仿生设计，减小了土壤对犁具的阻力，降低了犁具粘带土壤的程度，提高了犁地效率。

（二）外形的仿生设计

一方面，对农业机械外观进行仿生设计的主要意义在于吸引消费者，增强机械使用者对机械的喜爱程度。传统农业机械的外形都是呆板的，使用者只是通过其进行机械的耕种作业，没有明显的主观上的体验感受。对机械外表进行仿生设计，首先，会给使用者良好的視觉感受。其次，通过特定的颜色及其他设计，可以在一定程度上降低机械操作的危险，提高作业安全性。传统的农业机械没有重视外观的设计，使用者在操作过程中不会注意到一些隐藏的危险。许多生物会通过鲜艳的颜色或其他特征表现自己的危险性。如，大多数毒蛇的颜色都很鲜艳，响尾蛇会通过声音警示接近的生物。在设计农业机械时，可以模仿生物的这种特性对危险的操作区域进行标注，或通过声音对不正确的操作进行警示。

（三）功能的仿生设计

功能仿生是研究人员通过对生物某项特殊功能进行研究，通过一定的技术模拟这种功能，将其应用到机械的生产设计中，使其具备同样的能力。如，根据蝙蝠利用声波捕捉食物的特性发明雷达；利用鸟眼的特性发明电子鹰眼技术，被广泛应用在摄影方面。在农业机械设计上这种仿生技术也被合理地利用。如，通过对食虫类植物生活习性的研究与仿用，发明了新型捕集虫害机械，在农业虫害防治方面起到突出作用。农业机械设计在功能方面进行仿生设计还处于初级阶段，研究人员应积极利用仿生技术在功能方面提升农业机械的性能。

（四）界面的仿生设计

界面仿生是指设计者从自然界整体的生存、共生的原理进行仿生设计，如绿色、可持续仿生技术。研究人员根据鲍鱼壳因其特有的层状结构而富有韧性的特点制作出高强度仿生纳米复合材料。目前，在农业机械设计方面，基于界面仿生技术的应用还比较少。设计人员通过研究蚂蚁、蜜蜂等群居昆虫的有效觅食活动对整个群体生活做出最大贡献的技能，仿制出降低能耗的技术。该技术用于农业机械设计生产，可以降低机械工作时对能源的消耗，从而做到节能减排，绿色环保，符合当前可持续发展的要求。总体而言，界面仿生是对上述三种仿生技术的提升，符合我国可持续发展的道路。同时提升机械性能，提高耕作效率[2]。

综上所述，将仿生设计应用于农业机械设计中，有助于提高农业机械生产效率，改进农业生产方式，加快我国农业发展，促进经济水平的提高。现阶段农业机械设计对仿生技术的应用还处于起步水平。在未来发展中，研究设计人员应加大对仿生设计的研发与应用力度，为农业的进一步发展作出贡献。

参考文献：

[1]朱书启.仿生学原理在机械设计中的应用[J].河北农机，2013（5）：87.

[2]沈文龙，薛金林，张永.农业车辆电控液压转向系统的设计[J].湖南农业大学学报，2014（8）：134.