小型水稻插秧機的研制

羅春陽

摘 要：水稻插秧機是種植水稻不可缺少的工具。小型水稻插秧機符合我國地形特點，可以提高插秧效率和質(zhì)量，值得研制和推廣。該文論述了插秧機稀植分插機構(gòu)、插秧機自動控制和監(jiān)測技術(shù)以及小型水稻插秧機的研制現(xiàn)狀，并指出了以后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：小型 水稻插秧機 研制

中圖分類號：U523 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0081-01

在我國，種植面積最大的糧食作物就是水稻，它的單產(chǎn)量和總產(chǎn)量都是最高的，其種植面積占我國糧食作物的28%，其總產(chǎn)量則占到了40%。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水稻的種植方式已經(jīng)由原來的人工插秧逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械插秧，我國插秧機械雖然有了一定的發(fā)展，但是從整體上來看，總體水平不高，具體表現(xiàn)為機型單一，品種少，特別是缺少小型水稻插秧機。從我國水稻種植地區(qū)的地形狀況來看，廣大農(nóng)村（尤其是南方農(nóng)村）都是以小地塊和丘陵地塊為主，但是，當(dāng)前在我國只有一些大型寬幅的水稻插秧機，完全不符合農(nóng)村實際地形情況。只有加大小型水稻插秧機的研制力度，開發(fā)出更多的符合我國地塊特點的小型水稻插秧機，才能夠在水稻種植中大面積實現(xiàn)機械化插秧，才能夠大大提高我國水稻種植的效率和質(zhì)量，促進我國水稻種植現(xiàn)代化水平的進一步提升。

1 稀植分插機構(gòu)

分插機構(gòu)是插秧機的核心關(guān)鍵部件之一，也一直是插秧機研制的重點和熱點。分插機構(gòu)反映的性能就是機插性能，此項性能的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在以下三個方面。

一是栽秧質(zhì)量怎樣保證。也就是怎樣做到精確插秧，使插秧時的秧爪軌跡和態(tài)勢跟人工插秧的軌跡差不多；怎樣做到不傷害秧苗、不遺漏秧苗，使分插機構(gòu)的部件在運轉(zhuǎn)時不晃動，保持平穩(wěn)狀態(tài)，機器的震動幅度也要達(dá)到最小。

二是秧苗直立、緊湊。秧苗直不直立主要取決于秧針和插植叉頭部幾何樣子的設(shè)定，這對秧苗的姿態(tài)起著決定性的作用。插前秧苗應(yīng)該避免被干涉，這就要求在設(shè)計分插機構(gòu)插植端的入水角度和回轉(zhuǎn)時的運動路線要注意不要碰著插前秧苗。對秧苗立起姿態(tài)影響比較大的是浮板尺寸的大小及形狀的設(shè)計。怎樣使得浮板小而浮力大、運動時雍泥少、對旁邊的秧苗沒有影響成為了分插機構(gòu)機械設(shè)計的關(guān)鍵所在。

三是取苗的準(zhǔn)確度要高，對秧苗位置、數(shù)量多少的要準(zhǔn)確設(shè)定。也就是說插秧機在插秧時要保證秧苗姿態(tài)的直立，輸送秧苗要準(zhǔn)確；要把取秧苗的數(shù)量的調(diào)節(jié)裝置和輸送秧苗的皮帶連動起來，使插秧機能夠根據(jù)取秧苗數(shù)量的多少的改變來調(diào)節(jié)輸送秧苗數(shù)量。

目前，國內(nèi)大部分都是運用運動學(xué)建立模式和優(yōu)化相聯(lián)合的辦法來設(shè)計和研制插秧機的分插結(jié)構(gòu)。此外，還充分研究了日本的旋轉(zhuǎn)式的插秧機分插機構(gòu)的工作原理，并拿出了不少的進一步優(yōu)化的方案。我國對插秧機分插機構(gòu)的研究在運動學(xué)特性上較為充分，但是在動力學(xué)上的研究就不怎么充分，這都是因為復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模。我國在水稻種植上存在著大型插秧機插秧、種植株距大的問題，要想解決這兩個問題，需要把農(nóng)機和農(nóng)藝進一步的結(jié)合起來，對稀植分插機構(gòu)的研制要從工作原理上多做創(chuàng)新和構(gòu)思，使雜交水稻種植中的大型插秧機插秧、株距大等問題得到盡快的解決，并進行科學(xué)的驗證和試驗，確保分插機構(gòu)研制成果有著極強的實用性，進而滿足占到55%插秧面積的機械化插秧需求

2 插秧機自動控制和監(jiān)測技術(shù)

（1）“淺、穩(wěn)、直、勻”是水稻對生長的要求?！皽\、穩(wěn)”可以使水稻返青比較快，根部也比較壯實，不容易被風(fēng)吹倒；“直、勻”可以使水稻處于良好的通風(fēng)和透光環(huán)境中，不容易滋生病蟲害，顆粒也比較飽滿，能夠大大提高水稻的產(chǎn)量。插秧機與人工插秧相比最大的優(yōu)勢就是能夠使深淺一致，機械插秧要想實現(xiàn)這一點的關(guān)鍵在于仿形部件，要求在插植部位有一個水平技術(shù)和土地情況相適應(yīng)的仿形部件。國內(nèi)在研究機械插秧技術(shù)時，很少注意研究依據(jù)土壤環(huán)境自動控制深淺的工作原理和技術(shù)，致使我國水稻插秧機的插秧準(zhǔn)確性和秧苗的直立狀態(tài)、插秧環(huán)境的適應(yīng)性都比日本、韓國的插秧機要差。

（2）日本在水稻種植機械的研制水平上是比較高的，在控制自動插深淺的技術(shù)的處理上主要運用了速度感應(yīng)的技術(shù)來組成了自動調(diào)節(jié)深淺的裝置，使插秧機能夠依據(jù)速度的不斷變化情況下浮板起伏的高度來自動調(diào)節(jié)秧苗插的深還是淺。在插秧機的插植部位的平衡控制運用了先進的平衡部件，插秧時插植部位的水平控制是通過角度傳感器和傾斜傳感器來完成的。日本的有關(guān)研究人員已經(jīng)開始嘗試把衛(wèi)星全球定位的導(dǎo)航技術(shù)運用在插秧機的無人駕駛技術(shù)的開發(fā)中，還正在研制在機器視覺導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ)上的輔助駕駛插秧機的技術(shù)。在插秧機的駕駛中加入導(dǎo)航技術(shù)是未來插秧機的發(fā)展方向之一。

（3）在乘坐式小型插秧機的操作過程中，會出現(xiàn)成條漏插的問題。要想解決這個問題，就要在秧苗質(zhì)量、秧苗裝載、插秧機構(gòu)的分插準(zhǔn)確度上提高水平，除此之外，就是可以在插秧機上裝上警報器，用來在秧苗質(zhì)量不好和遺漏插苗時做出警示。

（4）乘坐式小型插秧機之所以效率低下，沒有產(chǎn)生高效插秧的效果，究其原因是因為裝載秧苗的時候，所花費的時間太多，影響了插秧的整體效率。如果能夠?qū)崿F(xiàn)插秧機的自動裝載秧苗技術(shù)，那么這個問題就會得到有效解決。因此，要積極研究和開發(fā)自動裝秧技術(shù)，提高插秧機的自動化水平，進而節(jié)約裝秧時間，使插秧機的效率得到進一步提高。

3 設(shè)計和開發(fā)環(huán)境

國內(nèi)設(shè)計和開發(fā)插秧機技術(shù)的方式和方法都比較落后，很多研究人員都是依據(jù)自己的經(jīng)驗進行對比設(shè)計。在插秧機的設(shè)計和開發(fā)過程中，沒有運用虛擬樣機技術(shù)進行樣機的測試。在虛擬樣機技術(shù)中，可以方便快捷地對插秧機復(fù)雜的機械/液壓混合設(shè)計、動力學(xué)解析以及結(jié)構(gòu)和參數(shù)進行提升。在進行插秧機新產(chǎn)品的研發(fā)過程中，運用虛擬樣機技術(shù)，可以對虛擬模型進行驗證，還可以對多種設(shè)計方案進行對比。

4 結(jié)語

水稻插秧機的研制是實現(xiàn)我國水稻種植機械化、現(xiàn)代化的重要保證，能夠充分體現(xiàn)我國在技術(shù)研發(fā)上的創(chuàng)新能力和水平。小型水稻插秧機在我國有著廣闊的應(yīng)用前景，要在機械的作業(yè)寬度和靈活性、分插機構(gòu)的插秧準(zhǔn)確度、自動調(diào)節(jié)裝置和自動報警裝置等方面進行深入的研究和開發(fā)，提高插秧機的準(zhǔn)確性、機動性和靈活性，使小型水稻插秧機更加符合我國的地塊情況，促進我國水稻插秧機研發(fā)水平的進一步提升，促進我國水稻種植的機械化、種植面積的規(guī)?；娃r(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速實現(xiàn)。

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