机电一体化在农业机械工程中的应用研究

摘要：机电一体化对于农业生产具有非常重要的价值，其未来的发展趋势始终是为了帮助农业机械更好地在农业生产中提高生产效率和工作的稳定性。本文首先从机电一体化的基本概念与特点出发，介绍了其具有广泛性、逻辑性和便携性等三个特点;随后对机电一体化在农业机械工程中的重要性进行了阐述;最后根据实际情况，从四个不同技术的角度对当前机电一体化技术在农业机械工程领域的现状进行了分析。这就为更好地了解我国机电一体化现有的格局提供了依据，并为后续发展提供了相应的借鉴。

关键词：机电一体化，农业机械工程，农业生产

1 机电一体化的介绍及特点

1.1 机电一体化的基本概念

机电一体化，从字面意思看，由“机”和“电”两部分构成一个整体。“机”指机械，就是由多种零件共同构成且能够在某种程度上代替人工提高工作效率的装置;“电”指的是微电子技术，也包括计算机、信息处理技术等。将这些技术进行融合后形成了新型现代化边缘技术，从而能够打破传统学科限制的技术壁垒，极大地提高生产效率和质量[1]。

1.2 机电一体化的特点

机电一体化具有三个明显的特征，包括广泛性、逻辑性和便携性，分别体现在：

（一）广泛性

机电一体化是由多个学科共同融合形成的新型交叉学科，涵盖了多方面内容，在进行融合提炼后实现了“1+1+1>3”的效果，在未来的工业发展进程中具有非常广阔的前景。

（二）逻辑性

机电一体化的主要媒介和操作手段就是计算机及编程，基于信息技术和编程语言本身具有的严密性和逻辑性，在机电一体化里也能够充分体现出来。操作者只需要在程序开始运行前设定相应的参数，系统就会根据功能的需要和实际情况进行自动化、标准化的处理，从而大大提升工作的效率。

（三）便携性

机电一体化技术是多种技术组成的前沿技术，应用过程智能化，界面显示也更为清晰、简洁，大大降低使用者学习成本的同时，也更易于出现故障和问题时的诊断分析与维护，方便了使用的全过程。

2 机电一体化在农业机械工程中的重要性

2.1 提升实际作业过程的精准度

机电一体化技术从根本上打破了传统农业机械在实际工作过程中的信息采集和控制精准度等方面的桎梏。特别体现在机电一体化技术以信息技术为基础，通过设定程序的方式进行精细控制，使得农业机械在作业时的精准度和工作效率大幅度提高，也就改善了农业机械的实际价值[2]。而程序控制也避免了人为操作过程中由于注意力不集中、主观失误等多种问题，使得机电一体化技术能够从根本上避免人为因素的影响，让机器能够保持在最佳状态进行持续高效地工作。

2.2 提高农机操作过程的安全性

机械在使用过程中不可避免地会出现某个零件或程序异常、出现故障等问题，在以往的农业机械进行作业时，出现问题后需要有一定维修经验的工作人员进行故障排查后才能进行修理。而机电一体化所设计的系统能够对农业机械存在的问题进行实时的诊断，并将诊断结果及时反馈给操作者或监控者，帮助工作人员提前发现农机可能存在的问题，既保证了使用者的人身安全，也能够保证农业生产活动不会因为机械的突然故障而产生巨大的影响。此外，机电一体化技术由于设计时兼顾了多种零件的整合，在使用过程中避免了一些可以舍弃的摩擦损耗，大大提高了机械运转的灵活程度，推动了农业生产的发展。

2.3 改善农业机械设施可操作性

传统农业机械由于技术与材料的限制，其内部机械结构往往非常复杂，且部分冗余的零构件不利于后期维护与维修[3]。这就给机械操作者和维护者带来非常繁重的生产外负担。机电一体化的出现使得复杂的农业机械变得更为精简与轻便，让操作者和维护者的工作负担大幅度减轻，同时也带动了工作环境朝着整洁、方便的方向发展。而在作业前设置并调试好相应的程序方案及各项参数，让农业生产过程更加精准，解放了劳动力的双手，带动新型农业模式发展。

3 机电一体化在农业机械工程中的应用现状

3.1 虚拟现实技术构建数字农业

虚拟现实技术，即VR是近些年最新兴起的一项新技术，通过信息技术在虚拟空间模拟出接近现实的场景，被用于学习、科研、工程等多个领域。虚拟现实技术营造出的高度逼真的环境能够最大限度还原实际的场景，农业机械所需要的就是这样的锻炼机会，帮助操作者更好地与机器磨合，避免了一些由于经验不足造成的浪费与耽误。在机电一体化中，虚拟现实技术能够最大限度地模拟出农业机械在实际生产过程中所处的环境、声音、运动轨迹等多种要素，通过构建农业机械的虚拟模型，帮助操作者实现模拟农业机械在生产过程中所进行的操作流程，在稳定提升操作者熟练度的同时，也能够保证实际生产活动安全高效地进行[4]。

3.2 卫星导航技术全局管理农机

在农业生产中，全球卫星导航技术（GPS）已经得到了广泛的使用，利用传感器及超声波对农业机械作业时进行精准调控，从而提升工作效率以及控制精确度。农业生产者借助卫星导航技术能够对正在作业的所有农业机械的位置及生产信息进行获取与汇总，并建立出完整的模型以供使用者实时掌握实际的生产情况，以便于对人员分配及任务布置进行适时的调整，将农业机械控制水平从单个提升到群体控制，充分发挥机电一体化高效能、高精度的优势，提升现代农业的科技水平。

3.3 计算机辅助技术构建出模型

计算机辅助技术，即CAD是以计算机技术为基础，将多种数据与相关信息进行分析与整合，最终以三维建模为展示形式的综合性技术，在工業、设计业、建筑业等领域使用非常广泛。在机电一体化中，计算机辅助技术为农业机械发展提供了设计平台，人们可以根据自己的实际需求，在计算机上进行农业机械的自由拆分、组合与设计，构建出功能与审美兼备的现代化农业机械。计算机辅助技术的应用虽然可以得到预期效果，但是由于实际应用过程中需要专业的理论知识与操作技术，这就要求农业机械工程领域的相关人员进行更加深入地学习，才能将农业机械工程的数据分析并做好。

3.4 实时监控技术预防问题发生

农业机械在实际作业过程中最重要的就是保证机械能够平稳运转，避免各种故障发生而耽误农业生产。在传统农业机械工作过程中，驾驶员需要全程保持高度注意力，对机械运转时的声音、轨迹、频率以及产品进行及时地评估，从而保证机械的状态。当前机电一体化技术加入了先进的智能化监控设备，通过传感器将某些零部件的状态以及机械本身的各项性质显示到屏幕上，让操作者实时感知机械所处的状态，并根据这些参数对机械的工作状态及工作方案进行适当的调整，从而极大程度上避免了农业机械在作业时出现浪费、缺失等问题，使得整个生产过程高效进行。

4 对未来的展望

当前机电一体化在农业机械工程中的应用已经取得了初步的成效，在未来的发展过程中会更进一步地优化自身的各项性能。并且随着多种新技术，如纳米技术、环保技术等不断加入到机电一体化技术之中，机电一体化也在不断走向完善与提高。由此看来，机电一体化在未来的发展会遵循如下几个方向——微型化、高效化、高性能化、智能化、绿色化。并且在此基础上，合理扩大机电一体化在多个领域的应用范围，形成一套完善的机械工程运作体系，成为工业生产的基石。

参考文献：

[1]孙宏志，宋青，田源.机电一体化技术在农业机械中的应用[J].农机使用与维修，2021（10）：34-35.DOI：10.14031/j.cnki.njwx.2021.10.013.

[2]侯宗宾.农业机械机电一体化技术的运用实践[J].河北农机，2021（12）：29-30.DOI：10.15989/j.cnki.hbnjzzs.2021.12.015.

单位名称：盐城市盐都区大冈镇综合服务中心  省市：江苏省盐城市  邮编：224043

姓名：周继旭  出生年月：1988年10月  性别：男  民族：汉族  籍贯：江苏省射阳县

学历：大学本科  职称：机械工程 助理工程师  研究方向：机械工程