引言
农业机械设计制造使用机电一体化技术，可以提高设计效率、优化设计效果。在机电一体化背景下，农业机械设计制造工作可应用专业技术保障产品质量，发挥不同类型技术在支持机电设计制造方面的积极作用。另外，农业机械设计制造的一体化模式，有利于提高农业机械的运行效率，节约农业机械设备的整体成本。
1机电一体化技术的概述
机电一体化技术是将机械和电子技术相结合,通过集成、融合和协同作用,实现机械系统和电子系统之间的互动与协调。它通过在机械系统中嵌入电子元件和控制系统,使机械系统能够感知和响应变化,并根据需要进行智能化的操作和控制。机电一体化技术包括以下几个主要原理:(1)传感器技术:通过传感器采集机械系统中的物理量或信号,如温度、压力、位置等,并将其转换为电信号。传感器的选择和布置决定了系统对环境信息的获取能力和精度。(2)控制系统:根据传感器采集到的信息,通过控制器对机械系统进行监测、判断和控制。控制系统设计合理与否直接影响到机械系统的可靠性和性能。(3)执行器:执行器将控制信号转化为机械运动,实现对机械系统的控制。常见的执行器包括电机、气缸、液压等。(4)通信与网络:将机电系统中的各部分连接起来,实现数据的传输和共享。通过通信与网络技术,不同的部件可以相互协作和共享信息,实现集中控制和智能化管理。(5)人机界面:通过人机界面,使用户能够与机电系统进行交互和控制。人机界面包括操作面板、触摸屏、声音指示等,使用户能够方便地了解和操纵机电系统。
2机电一体化在农业机械设计制造中的应用
2.1体现智能化与自动化
智能化与自动化在机电一体化背景下，既是机电一体化发展的基本特征，又是农业机械设计制造应用机电一体化所需要凸显的主要优势。引入机电一体化技术，农业机械能够实现设计环节数据分析研究的自动化。同时，使用农业机械设备可实现自动化控制和智能化作业，这对于提高农业生产效率有重要意义。现阶段的农业机械设计制造中，具有典型智能化和自动化功能的产品包括智能化收割机和智能化拖拉机等。有了智能化和自动化技术的支持，农业机械设备的整体作业水平和精准度会显著提升。在机械设备应用时，其应用范围内的状态也能够达到自主纠偏、自主导航道路、自动控制等目的。这意味着在农业机械设计制造中应用机电一体化技术，能够从设计阶段到实践应用阶段提升农业机械设计制造质量和效率。
2.2有效应用传感器设备
在自动化和智能化控制过程中，传感器是发挥核心作用的关键性设备。（1）传感器设备能够实时监测农业机械设备的运行状态，并且将其运行过程中的数据信息传输至自动化控制系统，以便更加精准有效地调整其运行状态，保证其运行质量。（2）传感器设备能够对农业机械使用的环境进行实时监控分析，如环境中的温度、湿度调节工作以及土壤环境监测、病虫害监测工作等，都可应用传感器设备来完成。因此，在基于机电一体化技术进行农业机械设计制造过程中，有效应用传感器设备和相关关键技术，可以提高农业机械设计制造效果。
2.3科学设计一体化控制系统
控制系统是实现农业机械智能化与自动化的核心部分。通过控制系统，农业机械能够根据作业环境和作业需求进行自动调整和控制。现代农业机械通常采用嵌入式控制系统，该系统具有可靠性高、稳定性好、实时性强等应用优势。另外，随着物联网技术的发展，远程控制和智能监控技术也逐步应用于农业机械中，在这一技术的支持下，机械设备运行时，可基于手机终端或电脑终端对设备进行远程控制，保证控制系统设计更加合理，取得更好的设备控制效果。同时，能更大化降低设备运行成本，提高农业机械设备使用效果。
2.4农业机械CAD一体化设计
CAD是一项集计算机图形学、网络通信、数据库等专业技术于一体的综合性机电一体化技术，可以对农业机械进行优化设计、设计修改以及输出效果调整等。借助CAD开展农业机械一体化设计，可以使农业机械研发的整体效率得到提升。以往采用传统二维CAD对农业机械进行设计时，仅能够对农业机械的平面图进行设计，一旦农业机械设计图中某一细节出现错误，则修改工作极为繁琐，甚至会出现“牵一发而动全身”的结果，导致二维CAD平面图纸整体需要大改。随着机电一体化技术的发展，目前使用的CAD技术已经从二维升级为三维，可以利用三维扫描仪构建完整的农业机械CAD数据模型，使农业机械研发人员能够从动力学、机械工程学以及运动学等多视角对农业机械设计的合理性进行剖析，并且能够掌握农业物料的空间运动轨迹、给定轨迹以及平面运动时产生的作用力，并对农业机械进行科学化、规范化设计，使CAD一体化设计能够满足现代农业机械设计的基本需求，提升设计的精度和整体效果。例如，在对农业耕作使用的犁进行一体化设计时，可以使用Creaform三维扫描仪结合GeomagicDesignX构建三维CAD数据模型。犁作为常见耕地农具，主要应用于破碎土块，并且还要耕出沟槽，从而为播种打好基础。设计人员可以结合三维CAD数据模型，考虑犁地、开沟、壅土等实际需求，对犁的设计进行调整，对犁的尖端部位、犁体的曲面、安装座等结构部分进行逐一调整，最后通过VR技术对设计好的模型进行验证，确保设计结果能够满足实际生产需求。由此可见，农业机械CAD一体化设计对于提升农机质量发挥重要作用，可提升农业机械使用效果。
3农业机械机电一体化技术的发展趋势
3.1柔性化与智能化
柔性化和智能化是农业机械机电一体化技术今后的主要发展趋势之一。柔性化是指农业机械机电一体化技术既能够实现独立工作，同时又能够为总体服务的一种自律分配系统。该系统投入到农业机械中应用，即便其中的子系统发生故障，系统也能够对终端进行有效控制，从而使农业机械合理地应对各类突发事件，将农业机械整体工作受到的影响降至最低，并保障农业机械运行的安全性。智能化则是指基于当前人工智能或超人工智能技术实现农业机械运行的全自动化，提升农业机械运行的精度和效率，促进农业机械现代化发展。
3.2集成化与微型信息化
目前，机电一体化技术之所以能够适用于农业机械领域，主要是因为机电一体化集成了若干先进技术，将这些技术应用于农业机械中，能够增加农业机械的功能，提升农业机械的生产效率。今后农业机械机电一体化技术的应用发展仍会加深集成化。同时，当前蚀刻技术以及纳米技术等微型机电一体化技术已经得到发展，农业机械机电一体化技术领域中将会出现微型传感器、微型处理器以及微型执行元件的结合，使信息自律元件趋于微型化，从而推动农业机械机电一体化发展。
结束语
综上所述，在农业机械设计制造中应用机电一体化技术，可以从农业机械设备设计、制造、工艺流程全方位实现信息化分析和智能化控制，显著提升农机企业整体生产水平。同时，通过机电一体化在农业机械上的应用，有助于丰富农业机械的功能，提高农业机械作业效率，降低农业机械故障率，改善农业机械操作性能，推动农业机械化的发展，助力农业现代化。
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