董慧锋

(郑州工业应用技术学院机电工程学院，河南 郑州 451100)

农业机械的现代化是现代农业发展的标志，它不仅可以提高农业生产效率，减轻劳动强度，而且可以促进农业机械与农学的融合。为了实现现代农业，增加农民收入，必须提高农业机械的科学技术含量和智能水平，这也是生态农业的必然要求[1]。机电一体化技术在促进农业生产机械化以及农业机械的自动化和智能化方面发挥着重要作用。

1机电一体化技术概述

机电一体化技术涉及电工电子技术、机械技术、自动控制技术及计算机科学技术等多个学科，随着多学科的发展、融合，而逐渐形成和发展起来的一门多学科结合的新兴技术。

1.1提高了农业机械操作的安全性，降低了机械故障率

现代农业机械设备基本上都应用了机电一体化技术，通常具有故障自诊断、安全防护及报警显示等功能。在操作农业机械设备时，如果出现突发故障，应用了机电一体化技术的设备能依据检测到情况采取相应的安全机制，从而避免机械设备对人身造成伤害，保障操作人员的人身安全。由于农业机械设备中普遍采用电子元器件，使现代设备中的机械结构和容易损坏及磨损的零部件得以减少，使各部位模块化，减少机械内部空间的占用，为其他智能零部件的添加创造了条件，同时也使农业机械设备的可靠性得以提高，延长了设备的使用寿命得，降低了机械故障率[2]。

1.2工作效率和产能得以提高

现代农业机械设备基本上都应用了机电一体化技术，这些设备也都具有系统自动控制、采集系统信息等功能。通过农业机械设备自身的自我监控系统，检测其内部系统工作状态、明确作业区域、作业参数，从而控制农业机械进行作业，这大大提高了机械系统的灵敏度及规划作业的能力，也使由人员操作不当引起的故障率得以降低，实现最佳作业操作，继而获得最高工作效率。

1.3操作性得到改善

由于现代化农业机械设备大都采用了自动控制、数字控制技术，使设备内部的运动零部件得到精简，加之农业机械整体设计更加人性化，农业生产机械的操作也变得更加直观和方便[3]。现代农业机械都是由依据预定的程序通过自动控制系统指挥农机设备的整个作业过程，完成农业生产[2]。智能化的农业机械设备还能通过感知作业对象、作业环境，匹配系统中预先保存的农作物模型数据信息，农业机械作业的环境信息，然后通过农业机械的控制系统做选择合适的作业方式，完成农业生产。

1.4适应性强、功能多样

与传统农业机械设备相比，应用了机电一体化技术的现代化农业机械设备，集作业路径自动规划、自诊断功能、作业参数自动调整、安全防护以及智能化等多重功能于一体，基本能够实现系统自动控制，可以适应各种农业生产，可根据作业对象、作业环境的不同调整作业方式，完成作业[1]。

1.5安装、维护方便

现代化农业机械，由于应用了机电一体化技术，可以根据不同的使用中需求及作业对象、环境参数的变化，通过改变系统的控制程序来实现作业方式的改变。机电一体化技术的广泛应用使现代农业机械具备了更大的柔性，可以在不改变机械结构的情况下，完成对不同作业对象的作业，比如，利用联合收割机能完成小麦、大豆等作物的收获。而且现代信息技术、自诊断、远程诊断技术的运用，对农业机械设备后续的维护提供了更大的方便[4]。

2农业机械领域机电一体化技术的应用

2.1计算机辅助设计在农业机械中的应用

计算机辅助设计是一项综合技术，将计算机图形、数据库和网络通信以及其他领域集成在一起，使设计人员可以在计算机的帮助下设计、修改、优化、输入和仿真产品。计算机辅助设计的应用大大提高了农机设计的效率，缩短了开发周期。计算机辅助设计可以帮助研发人员进行常用农机的运动学和动力学分析，以及农机的空间多力分析。计算机辅助设计广泛应用于农业机械的设计中，通过设计软件建立犁体的数学模型，并进行参数化修改以提高犁体的设计效率。一些功能模块，变速箱设计模块，悬架参数设计模块等的计算机辅助设计，可以实现旋耕机的整体设计，并获得最佳参数[3]。

2.2在线监测技术在农业机械中的应用

为了方便维修技术人员及操作者查看农业机械运行状态和内部参数，实时掌握农业机械设备的运作状态信息，在农业机械设备的仪表、操作面板部分普遍应用机电一体化技术。

2.3高精度GPS系统在农业机械中的应用

利用GPS差分技术、传感器技术、声波技术等，获取农业生产环境参数、三维信息等，通过计算机软件处理后提供给农业机械。该技术可以及时提供农业机械的过程信息，实时控制机械运行状态信息，并实现其精确的执行过程。特别是对需多种农业机械设备进行集群作业时，为设备调度管理人员提供方便，可以极大的发挥多设备协同作业的工作效率[5]。

2.4机器视觉技术在农业机械中的应用

机器视觉就是是利用包括图像处理、模式识别或图像识别、景物分析、图象理解技术，让机器可以象人一样感知作业对象。运用机器视觉技术可大大提高农业生产效率，为农业生产、管理的自动化和智能化提供技术支持。目前，在农产品筛选分级、果蔬采摘机械等方面机器视觉已经得到了广泛的应用。

3农业机械机电一体化的发展趋势

现代农业机械在往光、机、电一体化的方向发展，光机电一体化是在融合传统的机电一体化技术的基础上，融合计算机技术、激光技术等形成新技术。应用光机电一体化技术的现代农业机械能够实现无人化、标准化作业。

农业机械和设备的灵活性，智能性和数字化集成。灵活性是自我分配的系统化，是一种可以独立工作并为整体服务的系统的建立，因此，即使子系统出现故障，对农业机械工作的影响也不大，从而提高了农业的利用率机械故障率降低[2]。机电一体化技术的发展不断提高了农业机械的智能性。在模糊技术和计算机信息技术的驱动下，农业机械的整体智能水平不断提高[5]。

微机电和农业机械的信息化。随着材料成型技术的进步，特别是纳米技术和蚀刻技术的发展，机械零件和电子元件不断减少，因此农业机械也可以小型化。农业机械设备的小型化和信息化也为农业设备的智能化提供了条件。

4结语

综上所述，机电一体化技术的出现是多学科融合发展的结果，是农业机械发展的必然要求。加大机电一体化技术的应用，可以使农业机械在以下几个方面得以提升。

(1)提升了农业机械的智能化水平：随着微电子技术、自动控制技术和计算机编程技术在农业机械设备中的应用，使农业机械整体的智能化水平得到提高。农业机械智能化的发展趋势不仅对农机内部结构进行了优化设计，还使得农业机械可以根据不同作业对象、作业环境完成作业任务，使得农机的利用率大幅上升。

(2)增加了农业机械和设备的功能：机电一体化技术是一系列技术的有机整合，包括机械、微电子、计算机信息技术、自动化技术、物联网技术、软件技术以及电气和电子技术。如此众多的技术应用赋予了农业机械设备许多强大的功能。如此众多强大功能的整合，已经形成了可靠性高，功能多，质量好，能耗低的农业机械设备的发展趋势。

(3)提高农业机械设备的自动化水平：机电一体化技术在农业机械设备中的应用提高了农业机械设备的信息化和自动化水平，尤其是导航信息技术的应用，使农业机械设备的运行更加准确，标准化得到了进一步提高。随着农业机械设备自动化水平的提高，农业生产效率也得到了提高。

(4)农业生产过程的人性化：在农业机械和设备中使用远程诊断，故障诊断，安全保护和人体工程学设计，使农业机械的操作更加舒适，灵活和高效，并且使农业机械的维护和维修更加便捷方便。