雷沃重工智能農(nóng)機研發(fā)的中國力量

文/本刊記者 楊陽

雷沃收獲機

6月11日，在2020智能農(nóng)機裝備田間日活動上，雷沃重工股份有限公司（以下簡稱“雷沃重工”）進行的全程無人駕駛作業(yè)演示，讓人們近距離感受到了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“智慧種地”的全過程。裝備了雷沃AGCS-1自動導航系統(tǒng)的主機無人駕駛收獲機和從機無人駕駛運糧車的整車控制實現(xiàn)主從協(xié)同作業(yè)，當收獲機發(fā)送卸糧命令，運糧車根據(jù)無人收獲機作業(yè)路線和卸糧筒長度，智能規(guī)劃自身行走路線，并通過轉(zhuǎn)向和油門控制準確地保持與收獲機的相對位置，確保在收獲作業(yè)過程中可同時將糧準確地卸至運糧車中。整個演示環(huán)節(jié)，儼然呈現(xiàn)了一幅智慧“無人農(nóng)場”的畫面。

雷沃重工早在2012年就開始布局智能農(nóng)機和智慧農(nóng)業(yè)，深度探索大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)在智能農(nóng)機中的應用。2016年，雷沃重工積極牽頭申報國家重點研發(fā)計劃“智能農(nóng)機裝備”重點專項（以下簡稱“智能農(nóng)機專項”），承擔并主持了“智能化稻麥聯(lián)合收獲技術(shù)與裝備研發(fā)”“重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)研究與整機開發(fā)”“新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用發(fā)動機開發(fā)”等項目，成為行業(yè)內(nèi)承擔國家重點研發(fā)計劃項目最多的農(nóng)業(yè)裝備制造企業(yè)。

通過智能農(nóng)機專項的實施，雷沃重工突破了智能高效大型收獲機械、智能化重型拖拉機、高速精量播種機等一批關(guān)鍵產(chǎn)品技術(shù)，實現(xiàn)了農(nóng)機控制智能化、操控自動化、駕駛舒適化，提升了企業(yè)研發(fā)能力的國際競爭力。雷沃重工研發(fā)的智能化稻麥聯(lián)合收獲機、動力換擋/CVT拖拉機等產(chǎn)品打破了國外品牌壟斷并能夠部分替代進口，有效滿足了我國農(nóng)機智能化創(chuàng)新需求，彰顯了智能農(nóng)機的中國力量。

雷沃拖拉機

由大到強：科研能力在項目實施中得以提升

雷沃重工一直秉承“科技創(chuàng)造未來”的發(fā)展理念，將承擔項目作為公司整合行業(yè)創(chuàng)新資源、突破行業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)、提升產(chǎn)業(yè)競爭力的重要載體和途徑，通過智能農(nóng)機專項的實施，緊緊圍繞農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸技術(shù)和市場需求，不斷研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，拓展產(chǎn)品組合，持續(xù)滿足客戶需求，促進了企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，并帶動了農(nóng)機行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、向高端邁進。

智能農(nóng)機專項的實施充分凝聚并培養(yǎng)了農(nóng)機裝備智能化技術(shù)開發(fā)和應用的創(chuàng)新人才隊伍，對全面提升農(nóng)機產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新能力和國際競爭力、提升保障農(nóng)產(chǎn)品有效供給能力都具有十分重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。

通過承擔智能農(nóng)機專項的實施，雷沃重工聯(lián)合國內(nèi)外高水平科研院所、優(yōu)勢高校和骨干企業(yè)等產(chǎn)學研資源，搭建起專業(yè)化、高水平的科研團隊。雷沃重工現(xiàn)有各類研發(fā)人才2200余人，人才數(shù)量和結(jié)構(gòu)均領(lǐng)先于國內(nèi)同行，為雷沃重工承擔智能農(nóng)機專項的開展提供了有力的人才保障。雷沃重工積極整合國內(nèi)外資源，選擇有較強創(chuàng)新能力、團隊合作能力、協(xié)調(diào)溝通能力的領(lǐng)導及業(yè)務骨干擔任項目團隊核心成員。其中，“重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)研究與整機開發(fā)”和“精量播種技術(shù)裝備研發(fā)”兩個項目由國外高水平專家擔任項目負責人，通過對標國際先進水平，引進吸收再創(chuàng)新，突破一批智能農(nóng)機關(guān)鍵技術(shù)。雷沃重工還與中國科學院、清華大學、中國農(nóng)業(yè)大學、中國農(nóng)業(yè)科學院、意大利博洛尼亞大學、韓國忠南大學等國內(nèi)外50多所高校和科研院所及10位院士建立了產(chǎn)學研長期合作關(guān)系，不斷加強技術(shù)合作和人才培養(yǎng)、交流。

雷沃重工在田間日活動上進行主從導航無人駕駛收獲演示

針對項目實施的內(nèi)容和研究的關(guān)鍵技術(shù)需要，雷沃重工聘請中國工程院羅錫文院士、趙春江院士等行業(yè)知名專家作為項目指導專家，定期來公司溝通項目開展情況并進行項目指導。雷沃重工還牽頭成立了智能農(nóng)機裝備科技創(chuàng)新聯(lián)盟，組建了一支涵蓋40多名行業(yè)專家的專家委員會，借助聯(lián)盟召開研討會或技術(shù)交流會等機會，定期邀請相關(guān)專家對公司承擔的重點研發(fā)項目實施情況進行點評，極大提升了企業(yè)的科研能力。

目前，雷沃重工是國內(nèi)產(chǎn)銷量和出口量最大的農(nóng)機裝備制造企業(yè)，也是目前能夠為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提供全程機械化整體解決方案的自主品牌之一，可提供土地整理、耕整、播種、田間管理、收獲、秸稈處理和糧食烘干等各作業(yè)環(huán)節(jié)的全套機械設備?！笆濉逼陂g，雷沃重工以本土市場為基礎(chǔ)，積極拓展海外市場，目前已在海外120個國家建立渠道510余家，全球化分銷體系初步搭建完成，截至目前，已累計在海外銷售拖拉機、收獲機械等產(chǎn)品超過10萬臺。雷沃重工并購歐洲農(nóng)機企業(yè)馬特馬克后，通過整合其約400家分銷資源，分銷網(wǎng)絡基本覆蓋了歐洲高端市場。

打破壟斷：10-12kg/s 喂入量智能稻麥聯(lián)合收獲機

通過智能農(nóng)機裝備專項的實施，以雷沃重工為代表的項目團隊創(chuàng)制了10kg/s喂入量單縱軸流、12kg/s喂入量雙縱軸流谷物聯(lián)合收獲機（以下簡稱“聯(lián)合收獲機”），實現(xiàn)了整機切割輸送、脫粒分離、清選與行走系統(tǒng)的自適應智能調(diào)控，實現(xiàn)了谷物收獲的低損傷、低損失、高效脫分及低損失高效清選，有效解決了原有稻麥聯(lián)合收獲機作業(yè)效率低、適應性差等問題。聯(lián)合收獲機能夠滿足我國土地流轉(zhuǎn)形勢下大田塊作業(yè)時對高效能聯(lián)合收獲機的需求，對于突破歐美高端機型在我國農(nóng)機市場的壟斷和技術(shù)封鎖，參與國際市場競爭，具有重要現(xiàn)實意義。

聯(lián)合收獲機的創(chuàng)制是多項研究成果及裝備的有機集成。項目團隊研究了我國典型區(qū)域稻麥品種分布及谷物屬性信息，開展了稻麥聯(lián)合收獲機多參數(shù)智能優(yōu)化調(diào)控策略研究，建立了智能化稻麥聯(lián)合收獲機諸多主要參數(shù)的試驗數(shù)據(jù)庫，并研制了多功能電控操縱手柄、高通量低損傷脫粒分離裝置、低損失高效清選裝置、輪式及半履帶式行走底盤、低噪音密封駕駛室、可調(diào)幅寬莖稈切碎拋撒裝置。

雷沃播種機

基于圖像處理技術(shù)，項目團隊建立了作物喂入量在線監(jiān)測計算模型，創(chuàng)新研制了籽粒含雜率、破碎率在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)了稻麥聯(lián)合收獲機多參數(shù)監(jiān)測及智能化控制系統(tǒng)。

圍繞稻麥聯(lián)合收獲機智能調(diào)控技術(shù)，項目團隊開展了喂入量、籽粒夾帶損失率、破碎率、清選損失率、含雜率等關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)內(nèi)在關(guān)聯(lián)規(guī)律的研究，創(chuàng)建了切割輸送、脫粒分離和清選系統(tǒng)調(diào)控權(quán)重的自適應調(diào)整模型，解決了我國稻麥聯(lián)合收獲機智能化調(diào)控策略缺乏和作業(yè)參數(shù)匹配規(guī)律模糊的問題，實現(xiàn)了基于最優(yōu)參數(shù)組合的智能作業(yè)控制。

為了解決傳統(tǒng)脫粒裝置在大田作業(yè)時單一參數(shù)存在的高損傷脫粒困境，項目團隊研究滾筒脫粒分離裝置脫出物的分布規(guī)律，研制了高通量、低損傷、低損失脫粒分離清選裝置，實現(xiàn)了脫出物快速均布和分散，提高清選性能和效率。

農(nóng)機動力“大腦”：16 速全動力換擋變速箱、CVT 變速箱

CVT即無級變速器，無級變速器在一些汽車中取代行星齒輪自動變速器。汽車用CVT通常采用“鋼帶+錐形輪”的結(jié)構(gòu)，強度有一定限制。因鋼帶無法承受如此巨大的負荷，拖拉機這種重負荷型機械所使用的無級變速系統(tǒng)采用了另一種形式的CVT變速系統(tǒng)。如果說發(fā)動機是機械的心臟，那變速箱就是機械傳輸動力的“大腦”。通過智能農(nóng)機專項的實施，項目團隊研發(fā)出16速全動力換擋變速箱、CVT變速箱等成果，極大地提升了我國農(nóng)業(yè)裝備制造行業(yè)的整體技術(shù)水平，滿足市場對重型拖拉機的需求。

以雷沃阿波斯大馬力拖拉機為依托，雷沃重工的研究團隊與吉林大學從拖拉機動力系統(tǒng)智能化開發(fā)的角度，結(jié)合車輛行走系統(tǒng)控制原理、拖拉機工況/負載分析技術(shù)、軸齒傳動系運行狀態(tài)檢測技術(shù)、濕式摩擦傳動技術(shù)和電液比例控制技術(shù)，設計開發(fā)了260馬力智能重型拖拉機的“16+16R全動力換檔＋動力換向”變速箱。這一成果使得國產(chǎn)大馬力拖拉機和工程自走車輛可實現(xiàn)搭載自動換檔，換檔過程動力不中斷，傳動系具有智能化控制的變速箱的需求。

為提升濕式離合器的傳動可靠性和傳動效率，項目團隊設計開發(fā)了具有仿生結(jié)構(gòu)的離合器摩擦片；為了改善濕式離合器的制造工藝，開發(fā)了離合器轂體一體化成型模具等，并將這一系列關(guān)鍵技術(shù)運用于系統(tǒng)的開發(fā)，在這些相關(guān)技術(shù)的成果上擁有全面的自主知識產(chǎn)權(quán)。

雷沃重工的研究團隊與南京農(nóng)業(yè)大學通過建立變量泵— 定量馬達輸出轉(zhuǎn)速控制模型、離合器控制模型、濕式離合器的等效模型，進行HMCVT傳動特性的綜合仿真；提出了從MAP圖中精確獲取任意工況下HMCVT最佳傳動比方法，開發(fā)了換段品質(zhì)研究及離合器控制策略；突破了具有彈性均載匯流技術(shù)、最佳傳動比變速技術(shù)，負載自適應、節(jié)能增效的多區(qū)段全自動液壓機械無級變速技術(shù)，實現(xiàn)了國產(chǎn)智能CVT拖拉機的無級變速箱控制技術(shù)、整機智能控制技術(shù)突破，填補了國內(nèi)空白。通過項目的實施，形成我國CVT拖拉機自主研發(fā)能力平臺及高層次研發(fā)人才網(wǎng)絡，由現(xiàn)有的追跑地位提升至并跑地位，推動了國產(chǎn)重型拖拉機產(chǎn)業(yè)化并走向國際市場。

精量播種：一熟區(qū)玉米高速精量播種機

玉米作為我國第一大糧食作物，種植面積已超過6億畝，成為我國面積最大、總產(chǎn)最多的作物，對保障我國糧食安全具有重要戰(zhàn)略地位。玉米精量播種較傳統(tǒng)穴播有著明顯優(yōu)勢，理論上可減少用種量67%，有利于植株生長和高產(chǎn)，節(jié)省了間苗用工，方便了田間管理，降低了勞動強度，節(jié)省了生產(chǎn)成本。

項目團隊研發(fā)的一熟區(qū)玉米高速精量播種機，為我國未來玉米高端播種裝備研發(fā)奠定了關(guān)鍵裝備基礎(chǔ)，相關(guān)研究成果代表了國內(nèi)玉米播種領(lǐng)域的最高科技水平，為推動我國玉米精量播種技術(shù)進步、促進玉米播種裝備智能升級、實現(xiàn)國產(chǎn)播種裝備高端化具有潛在貢獻。

一熟區(qū)玉米高速精量播種機是多家項目承擔單位、多項技術(shù)成果的“融合”成果。中國農(nóng)業(yè)大學團隊研究了高速作業(yè)條件下種子—氣流—排種系統(tǒng)的互作機制，通過軟件仿真明確了排種精度下降和種子損傷的關(guān)鍵影響因素，設計出玉米高速精量排種器；雷沃重工通過氣流仿真與試制驗證，掌握了大型寬幅機型的高性能氣流均勻分配和氣流穩(wěn)壓技術(shù)；同時，雷沃重工研制了12行精量播種機，搭載了中國農(nóng)業(yè)大學研制的播種機智能控制系統(tǒng)和電驅(qū)高速精量排種器。通過項目實施，多家承擔單位通力合作，發(fā)現(xiàn)并解決了制約高速播種的技術(shù)難點，成功研制了大型寬幅玉米高速精量播種機。

項目團隊創(chuàng)制了適宜玉米高速播種作業(yè)的氣流機械互作式精量排種器，創(chuàng)新了基于電機直驅(qū)的排種器新型驅(qū)動方式，解決了高速作業(yè)條件下播種精度急劇下降以及種子易損傷的難題，實現(xiàn)了播種精度和作業(yè)速度的同步提升，其技術(shù)水平居世界前列。項目團隊研究了氣流均勻分配和氣流穩(wěn)壓技術(shù)，研制了高性能氣流分配與穩(wěn)壓裝置，解決了大型氣力式玉米播種機幅寬較大、氣流分配不均、氣壓不穩(wěn)造成各行播種粒距不均勻的問題，其技術(shù)水平居國內(nèi)領(lǐng)先。

同時，項目的實施為未來玉米高速播種機的研究奠定了研究方法、核心部件和關(guān)鍵裝備方面的基礎(chǔ)— 探明了影響排種精度和造成種子損傷的關(guān)鍵因素，為新一代高速排種器的研發(fā)提供了理論支撐；研發(fā)的高速排種器及其新型驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)，為未來播種機智能升級提供了方法和技術(shù)支撐。

智慧農(nóng)業(yè)是中國農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展方向，智能農(nóng)機專項已近收官之年。雷沃重工相關(guān)負責人表示，擁有創(chuàng)新基因的雷沃重工在承擔項目結(jié)束后，必將堅持創(chuàng)新驅(qū)動，持續(xù)發(fā)力，用實力守護國家糧食安全，為決勝全面建成小康社會提供源源不斷的農(nóng)機動力。