农业机械学科的发展动向挖掘机械

农业机械学科的发展动向

引言 　　进入21世纪，我们将迎来一个以信息、生物等高科技为支柱的知识经济时代。到21世纪中叶，我们将基本实现现代化，达到世界中等发达国家的水平。面对新形势和国家目标，农业机械学科积极为发展农村经济和实现农业机械化服务，加强现代农业、生物、信息等科学技术的交叉融合，得到了很大发展。 　　1 传统田间作业机械研究向实施现代集约持续农业和全过程机械化方向发展 　　目前传统田间作业机械的技术水平和品种还不能适应实施现代集约持续农业和全过程机械化的要求，创造和开发生态农业、节水农业、设施农业等所需要的农机系统和配套技术，仍是农机学科发展的一个重要方面。 　　为发展保护性耕作，试验研究了玉米秸杆切断速度和功耗，提出了新的单轴压切原理和非等长刀切碎模型，并进行了关健参数优化设计。应用遗传算法，并引入混合选择机制和小生境技术，进行潜土逆转旋耕刀参数优化。开展了深松、新型耕整和整播联合作业、垂直插入式小麦覆膜穴播等机械的研究。在精播、栽植、深施肥方面，重点开展新型精密排种器和智能识别、检测技术的研究。如试验分析了新型组合内窝孔精密排种器工作过程，探明了种子运动规律、机理及其影响因素。应用形状特征抽出法和BT神经网络，开发了能判断秧苗品质方向的瓜果秧苗嫁接机器人视觉系统。研制了滑道分钵轮式栽植器、组合振动式导苗机构、新型铲式播种打孔器等关健工作部件和气压式硬茬精播施肥、通用精播、玉米棉花营养钵等机具。植保方向主要研究高效、精喷、低污染的机械和基础工作部件。 　　在排灌机械方面，着重开展以节水为中心的滴灌、微灌、喷灌技术和提高泵装置效率、可靠性的研究。如应用液固两相流技术，基于特征化三维CAD技术，光固化快速成型技术，辅以流量试验，快速开发可直接用于灌溉的微滴头。进行基于ARX技术的图元驱动交互式参数化流道设计、用小波包变换分析水泵轴承振动信号等研究。 　　收获机械的研究重点是创造和开发新型谷物和经济作物联合收获机及关健工作部件。如为解决新型联合收割机前脱粒装置物料积存问题，设计了气流吸运振动输送辅助装置，并进行了计算机模拟。应用新药新颖的挤压力喂入量测试原理，研制了联合收割机喂入量传感器。在番茄收获中，运用计算机双目视觉技术对红色番茄定位，由两幅二维图象恢复出红色番茄的三维空间坐标。开发出林木球果采集机器等。 　　温室设施和环境控制的研究侧重于提高装备和自动化水平。如考虑温室内温度、湿度变化与时间关系，建立了湿度、温度、光照等智能化控制数学模型和多变模糊控制系统，进行组培室不同补光光源的光谱能量分布、有效生理辐射效能等适应性分析和优选，提出了光源设计准则。 　2　农产品加工技术和设备研究以提高产品品质和附加值为中心向深加工方向延伸 　　随着农业产业结构和农机产品品质结构调整步伐的加快，加强研究开发以提高产品品质和附加值为中心的农产品储存、加工，特别是深加工的技术和设备，成为农机学科扩展的一个重要领域。 　　研究重点是农产品物理、化学、特征生物技术转化新工艺，高效、优质、节能、环保的机电一体化设备及产品品质快速、准确检测技术。如开发采用新型传感器和单总线结构的大型储粮仓群全数字测温系统和粮食干燥模糊控制专家系统及辐照土豆片热风干燥新工艺。结合物料的生物、生理特性，对蔬菜种子的非稳态干燥动力学特性与变温干燥机理进行试验和分析。应用激光在线测量技术，研究高温、高频振荡气流下喷雾干燥新技术。开展马铃薯淀粉全旋流分离用旋流管特性、系统模拟计算和蔬菜双锥盘连续挤压脱水机的研究。用新型双螺杆食品挤压机试验研究挤压加工复合组织蛋白的动态流变性能，建立工艺参数与系统参数间关系的回归方程。利用Markov随机场、 Gibbs分布理理论和显微图像处理技术，进行猪肉糜结构图像随机模拟。通过分析酶促凝乳硬度变化和超声波在凝乳中衰减特性，提出了优于原多项式模型的指数模型。应用小波变换原理和多元回归分析处理、提取方便面含油率近红外光谱信息特征，提高原光谱定量分析精度。按形状、颜色、纹理特征分级聚类方法进行标准烟叶数据库的图像检索。重视秸杆利用和加工废弃物能源化、无害化处理和综合利用的研究。如开发了保持草液比不变的青贮添加剂喷洒装置自动控制仪和氨化秸杆处理机，以及超/近临界介质分解生物资源的高压连续输送技术和装置。 　　3　农业机械仿生技术和精确农业技术成为学科研究的重要方向 　　在加速发展现代农业的进程中，由生物技术与农业机械技术渗透交融形成的农业机械仿生技术和基于信息技术的精确农业技术将发挥日益重要的作用，而成为学科研究的一个重要方向。 　　在农业机械仿生技术方面，重点是在认识生物结构和功能基础上，研究特殊状态的松软地面车辆、仿生行走机构的土壤工作部件仿生脱附减阻等技术。如应用蠕动式仿生步行机构设计推拉式气垫运载平台，针对其非连续运动的特点，分析在软、硬地面上的转向规律，采用全液压驱动方案实现锚定趾入土深度、离地间隙、转弯半径的无级调节和行驶无级变速。进行推土铲、犁体曲面等曲面参数仿生分析，实现曲面形状计算机可视化设计。应用柔性仿生法，研究运输车厢减粘脱附问题。 精确农业技术研究侧重于应用3S技术、田间信息实时采集处理技术和决策支持系统，获取田间土壤、杂草、病虫害、作物等时空分布信息，生成作物管理处方图，开发智能化农业机械和传感器等。如利用带DGPS拖拉机和微机控制的测量仪获取反映农田土壤耕作阻力的空间分布信息。研制了基于冲量原理的电压式谷物流量在线测量装置和产量实时监测系统。进行基于DGPS葡萄树定位和叶面图像处理技术的精确喷药空间分布质量的研究。开展用零点反对称紧支撑二进小波检测农田景物图像边缘和基于农田景物边缘的自主行走机器人自定位方法，以及用多传感器融合技术、模糊逻辑推理和神经网络结合的方法探测目标、确定路径研究。

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