機(jī)械仿真技術(shù)在農(nóng)用機(jī)械中的應(yīng)用

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)與信息技術(shù)高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用。目前我國農(nóng)用機(jī)械存在一定的問題，影響了我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。而技術(shù)人員通過機(jī)械仿真技術(shù)，能夠極大的提高農(nóng)用機(jī)械設(shè)備智能化改良環(huán)節(jié)，進(jìn)而促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械仿真;農(nóng)用機(jī)械;智能化;軟件;應(yīng)用

21世紀(jì)下，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)是人工智能化和農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化系統(tǒng)的建設(shè)。因此，相關(guān)技術(shù)人員需要通過虛擬仿真技術(shù)，不斷完善各類農(nóng)用機(jī)械整體結(jié)構(gòu)。例如可為其增添各類傳感器、中央處理器等智能化控件的方式對土壤以及農(nóng)作物信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，進(jìn)而增強(qiáng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

一、我國農(nóng)用機(jī)械發(fā)展的不足之處

由于我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化領(lǐng)域缺少系統(tǒng)的研究與技術(shù)集成，導(dǎo)致我國尚未在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域完善其標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)模式、部分關(guān)鍵技術(shù)的配套設(shè)施不足。因此，在畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖等工作過程中，無法做到科學(xué)合理的節(jié)能、節(jié)藥、節(jié)水等舉措，難以在有限時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型。此外，由于我國國土遼闊地域呈現(xiàn)多樣性，因此不同的種植工藝中需要與之適配的農(nóng)用機(jī)械才能有效開展農(nóng)業(yè)作業(yè)。

并且，不同型號(hào)的農(nóng)用機(jī)械設(shè)備也無法在同一種植區(qū)域進(jìn)行。技術(shù)人員不僅需要考慮農(nóng)用機(jī)械與相關(guān)農(nóng)作物之間是否相適應(yīng)，還需要針對該農(nóng)作物收獲、運(yùn)輸過程的特點(diǎn)進(jìn)行合理篩選。但目前我國針對農(nóng)作物收獲過程中的農(nóng)用機(jī)械設(shè)備占比較少，使得我國農(nóng)用機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)不均衡。農(nóng)用機(jī)械設(shè)備從生產(chǎn)商到使用者的手中，中間通常會(huì)經(jīng)過繁多的緩解，此導(dǎo)致了農(nóng)用機(jī)械難以滿足人們?nèi)找嬖龆嗟男枨?，進(jìn)而阻礙了農(nóng)業(yè)的發(fā)展[1]。

二、農(nóng)業(yè)依托智能化機(jī)械農(nóng)具的意義

機(jī)械仿真技術(shù)可將傳統(tǒng)農(nóng)用機(jī)械與計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合。首先，該技術(shù)能極大的提高農(nóng)業(yè)資源利用率，通過多元化的方式減少水資源、化肥資源的利用。其次，機(jī)械仿真技術(shù)下智能化農(nóng)用機(jī)械還具有信息傳輸?shù)墓δ?，在作業(yè)中可實(shí)時(shí)的將農(nóng)作物各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸給技術(shù)人員，并基于該數(shù)據(jù)進(jìn)行未來生產(chǎn)預(yù)測。此外，該農(nóng)業(yè)機(jī)械還具有多功能性，針對不同地域環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。并且，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械還可利用各種傳感器與自身的中央處理器協(xié)同工作的方式，針對所處環(huán)境進(jìn)行相關(guān)信息的檢測。例如，分析該土壤的特性或檢查該土壤是否存在被農(nóng)藥過度污染的情況，以及危害農(nóng)作物生長化學(xué)藥品是否存在的現(xiàn)象[2]。

三、仿真技術(shù)在農(nóng)機(jī)中的應(yīng)用

（一）智能化設(shè)計(jì)

為了更好的提高農(nóng)用機(jī)械在農(nóng)業(yè)作業(yè)工作中的效率，首先需要對農(nóng)用機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。而通過仿真技術(shù)可利用虛擬仿真軟件建立該機(jī)械結(jié)構(gòu)的模型，并通過科學(xué)合理的優(yōu)化方式，保證該農(nóng)用機(jī)械模型每一個(gè)部件都可以發(fā)揮其最大價(jià)值。例如，技術(shù)人員可利用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)通過與仿真軟件相結(jié)合的方式檢查該農(nóng)用機(jī)械各個(gè)零件對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的情況。此外，技術(shù)人員還可利用仿真技術(shù)中運(yùn)動(dòng)仿真模塊將該農(nóng)用機(jī)械設(shè)備在虛擬環(huán)境中模擬它的工作方式，進(jìn)而為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供新的思路。

（二）強(qiáng)化農(nóng)用機(jī)械裝備設(shè)計(jì)流程

農(nóng)用機(jī)械設(shè)備齒輪設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)尤為重要，由于農(nóng)用機(jī)械需要在不同環(huán)境進(jìn)行作業(yè)，因此設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)影響設(shè)備整體結(jié)構(gòu)以及農(nóng)機(jī)工作效率。而技術(shù)人員通過仿真模擬的方式，可對農(nóng)用機(jī)械設(shè)備的齒輪斷面進(jìn)行科學(xué)評估。例如針對齒輪的傳動(dòng)接觸點(diǎn)進(jìn)行判斷，并不斷優(yōu)化齒輪兒對農(nóng)用機(jī)械設(shè)備的影響。此外，利用仿真技術(shù)還可在虛擬環(huán)境中檢測該齒輪兒的性能，從而更好的提高農(nóng)用機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量。針對部分較為復(fù)雜的農(nóng)機(jī)通常需要考慮多種因素，如熱變形參數(shù)、振動(dòng)變形參數(shù)等問題。而技術(shù)人員利用仿真技術(shù)，可對其進(jìn)行科學(xué)合理的分析，進(jìn)而在保證該農(nóng)用機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度足夠高的同時(shí)還能發(fā)揮其較高的工作效率[3]。

（三）優(yōu)化農(nóng)用機(jī)械設(shè)備加工改良環(huán)節(jié)

要想更好的提高農(nóng)業(yè)工作效率，技術(shù)人員需要對農(nóng)用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行一定的改良。但由于機(jī)械設(shè)備加工改良過程往往需要大量的人力物力。因此相關(guān)技術(shù)人員利用虛擬仿真技術(shù)可可對改良后的農(nóng)用機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行分析，并不需要將該設(shè)備的原型建造出來，而是通過仿真技術(shù)將其內(nèi)部的零件兒轉(zhuǎn)化為圖形信息，并利用建模軟件將該圖形信息進(jìn)行一系列的加工和建模處理。最后，將呈現(xiàn)出的仿真模型，在虛擬仿真環(huán)境中測試其機(jī)械性能以及效果。這種方式可以極大的縮短農(nóng)用機(jī)械設(shè)備改良工作時(shí)間，降低返工概率。以番茄采摘機(jī)械手臂為例，技術(shù)人員利用虛擬仿真軟件以及建模軟件協(xié)同作業(yè)的方式，建立番茄采摘機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并為其嵌入避障路徑規(guī)劃算法以提高該設(shè)備的工作效率。

（四）推動(dòng)智能化農(nóng)業(yè)的發(fā)展

機(jī)械仿真技術(shù)下智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械可極大提高農(nóng)業(yè)企業(yè)的成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效、改善生態(tài)環(huán)境、降低能源損耗等特點(diǎn)。并且基于機(jī)械仿真技術(shù)、農(nóng)用機(jī)械智能化理念以及智能化農(nóng)業(yè)發(fā)展方向得到了一定的提高。此外，基于虛擬環(huán)境，相關(guān)技術(shù)人員還可更好的監(jiān)管，農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化控件各系統(tǒng)之間的作用。例如，考察某農(nóng)用機(jī)械的信息采集系統(tǒng)、決策判斷系統(tǒng)以及執(zhí)行系統(tǒng)在不同模擬農(nóng)作物環(huán)境中的使用情況。并且還可有效判斷智能化農(nóng)機(jī)中各類傳感器在采集環(huán)境信息等數(shù)據(jù)方面的工作效率。機(jī)械仿真技術(shù)不斷推進(jìn)了農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展趨勢，還避免了由于人為因素導(dǎo)致的農(nóng)用機(jī)械設(shè)備工作效率受影響的現(xiàn)象[4]。

結(jié)束語：

機(jī)械仿真技術(shù)能夠更好的強(qiáng)化農(nóng)用機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)流程，為其提供智能化控件。并優(yōu)化農(nóng)用機(jī)械設(shè)備改良環(huán)節(jié)，從而推動(dòng)智能化農(nóng)業(yè)與智能化農(nóng)用機(jī)械設(shè)備的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳靖，羅瑜，羅艷蕾. 農(nóng)用機(jī)械同步控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真分析[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2020，20（23）：9362-9366.

[2] 劉志強(qiáng)，王慶合. 農(nóng)用新型雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及性能仿真研究 —基于CFD技術(shù)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2020，42（4）：259-263.

[3] 李勇，曾志新，葉茂，等. 虛擬樣機(jī)技術(shù)在小型農(nóng)用裝載機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（5）：134-137.

[4] 謝虎，黃雪濤，韓柏和，等. 基于拓?fù)鋬?yōu)化的農(nóng)用運(yùn)輸車輛減振技術(shù)研究[J]. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2020，41（1）：104-108.

作者簡介：胥航 性別：男 （1999.4-） 民族：漢 籍貫：陜西咸陽 學(xué)歷：本科 研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)