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　　 　　摘　要　先容了农业机器自动化的成长汗青与近况, 从农村劳动力不敷、人口老龄化和社会经济成长的需求等几方面叙述了农业机器自动化的须要性, 提出要按照农业出产的现实条件和技能程度, 选择公道的自动化模式, 阶段式推进自动化历程, 把农业机器自动化的成长重点放在开拓农用传感器和提高自动化妆置的经久性和靠得住性上。
　　田间功课机器可以按照泥土和作物的特性, 操作触觉收集信息。譬喻, 操作泥土硬度的差别检测已耕或未耕部门; 操作传感器检测作物的割取与未割取部门等。操作计较机图像处理惩罚技能实现无人自动哄骗的系统也正在研究中。


　　农业呆板人今朝很多发家国度正在举办农业呆板人的开拓研究, 部门研究成就已开始在农业出产中应用。譬喻, 利用机器手的果蔬自动采摘机[ 14] ; 水果采收、分选及食品加工等部分遍及回收的摄影图像处理惩罚等视觉检测装置; 畜牧业中操作远间隔遥控技能检测乳牛的乳头位置, 并把挤奶器附着在乳头上挤奶的自动挤奶装置[ 3] ; 尚有把羊的形态图形化, 使铰剪自动感知羊的皮肤并功课的剪羊毛呆板人。
　　认识的转换以往为了提高农业机器自动化妆置的哄骗机能和功课机能, 多通过改进机器的部门布局或增加一些装置来到达目标, 这样做的同时使得机器的结构巨大化, 价值变得昂贵, 修理越发坚苦。为了从基础上办理这些问题, 不能单把目光放在改革已往的机器上, 而应该从农业出产的基础工具—— 作物和泥土出发, 开拓适合出产实际而又价值公道的自动化机器, 如, 思量小局限的农户出产模式需要, 由普及大型农业机器转向开拓价值较低的中小型、多成果自动化机器。

　　要害词　农业机器; 机器自动化; 自动化妆置农业是一种复合财富, 它不只包罗作物的出产, 并且包罗农产物的加工、蕴藏和运输, 等等。农业出产的成长进程受自然情况和社会条件的影响, 已往为了办理粮食供给不敷的问题开拓农业技能着重于增加产量; 但对付现代社会, 温饱问题已经根基办理, 人们对付产物的品质以及事情的高效性和舒适性的要求日渐提高。农业机器自动化应以实现出产的高效率和高精度, 低落出产本钱, 节省资源, 提高农产物品质和实现安详出产等为目标, 以满意人们在农产物出产和消费中的需求。虽然, 单方面追求高度自动化, 过于强调尖端技能, 从而开拓研制不切合实际需要却价值昂贵的自动化技能与设备, 是不行取的。我们的目标是用切合出产实际的先进技能, 实现农业出产的优质、高产、高效, 成长适合农业出产现实条件的自动化模式。




　　施肥播种机[ 3, 4] 。按照行驶速度和检测种子( 或肥料) 粒数来确定播种量是否切合要求的装置, 以及将马铃薯种子割成2 瓣后播种的装置, 等等, 这些装置已实用化。

　　连系收割机[ 7, 8] 。割茬高度自动节制装置; 脱粒机喂入量自动节制装置; 按照谷穗的发展状态改变行驶速度, 从而维持适当喂入率的自动节制装置; 检测已收割行和未收割行从而哄骗气流偏向的自动节制装置。
　　正如呆板人在家产出产上可以低落出产本钱和提高产物质量一样, 在农业出产中呆板人也有同样的浸染。美国正在开拓研究的采橙呆板人和法国的采苹果呆板人, 因其机能明明提高和价值大幅下降, 预期很快就能实用化。由于呆板视觉和人工智能技能的迅速成长, 其他农业呆板人的实用化也会加快, 出格是在需要大量人力和准确功课的种苗、花草、蔬菜等出产中, 呆板人的实用化将会越发快速。蔬菜在全年中有一连的需求, 又能在人工情况里以工场化方法出产, 所以呆板人在蔬菜栽培中的投入会越发容易。




　　自动化模式的选择首先, 应该按照农业出产的现实条件和技能程度, 以提高功课效率和功课精度, 节省能源提高安详性等为尺度, 正确评价差异自动化模式在这些方面的结果, 再按顺序选定自动化模式, 阶段式推进自动化历程。

　　农业呆板人。农业呆板人是一种可由差异措施软件节制, 以适应各类功课, 能感受并适应作物种类或情况变革, 有检测( 如视觉等) 和演算等人工智能的新一代无人自动操纵机器。
　　农业机器的自动节制装置大部门是单一输入、单一输出式的, 如拖拉机的牵引力节制, 动力喷雾机的压力节制等, 但跟着传感器和微处理惩罚机的迅速成长, 今朝已经研制出多输入、多输出的自动节制装置, 从而大幅度地提高了自动化程度。
　　农业机器的功课工具是物理特性巨大多样的泥土、作物或农产物, 所以利用自动节制技能首先应思量这些工具的物理和生物特性, 在开拓和操作相应的传感器上做大量事情, 再慢慢着手举办提高自动化妆置的经久性与靠得住性的研究。

　　这里简朴提一下笔者在台湾时设计的农产物重量分选机[ 9] , 它由机器和电子2 大部门构成。电子部门主要由Z80 微处理惩罚机、类比信号处理惩罚部门、输出节制部门等构成。Z80 微处理惩罚机是整个系统的心脏, 主要认真传感器的信号检测, 节制ADC( Analog to Digital Conv er ter ) 提取样本, 计较百般本的平均值, 分级出料及重量显示等。类比信号处理惩罚部门由数位类比转换器、放大器、低通滤波器构成, 它操作放大器将重量传感器传送的信号放大( 因当质量在0～6 kg 之间的输出电压为0～50 mV, 而ADC 要求电压范畴是0～5 V, 因此必需放大) , 再操作低通滤波器滤波( 因分选机称重是通过秤盘下的滚轮滚过负荷囊来实现的, 重量不稳, 电压上下飘移, 故需滤除振动部门) , 把这些信号分为6 级, 最后按照信号举办分选。



　　插秧机[ 3, 4] 。机体的程度节制装置, 转弯时的自动减速装置, 自动供苗装置等。
　　移栽机[ 3] 。传动链式甜菜苗自动移栽装置, 输送带式洋葱苗的自动移栽装置以及蔬菜移栽上遍及利用的塑料穴盘自动供苗装置等。


　　已有农业机器及装置的无人自动操纵。这种自动化方法用在操纵简朴且容易实现无人运转, 危险性大或是长时间反复单调进程的功课上。如用计较机措施或无线电遥控来哄骗拖拉机及连系收割机, 自动节制行驶, 自动检测耕深、耕宽或作物队列数, 自动完成功课, 以及能使干燥机、自动化温室等牢靠装置自动完成功课的机器及装置。
　　别的, 人口老龄化问题日趋明明, 据中国老龄协会1997 年统计, 1/ 4 的省市已进入了老龄化阶段。此刻, 全国60 岁以上( 包罗60 岁) 的老龄人口已有1. 2 亿, 并且正在以年平均的速度增长。自上海第一个进入老龄化社会以来, 北京、天津、江苏、浙江、辽宁、山东、广东等省市也相继进入了老龄化社会。据专家表明, 这些地域糊口程度的提高使人的寿命耽误, 灭亡率下降, 而强调少生优生引起出生率下降, 这样就造成了人口的老龄化现象。

　　农业机器自动化及其分类农业机器自动化就是农业机器或装置的操纵进程或事情状态不依靠人的感官和手工而自动实现。最早的农业机器自动化妆置是1936 年Ferguson 发现的牵引节制装置[ 1, 2] , 该装置通过油压升降浸染改变耕深, 从而把牵引力维持在必然范畴内, 今朝已经遍及地应用于大中型拖拉机上。
　　结　论农业机器化从已往到此刻一直在农业现代化中继续主角, 社会的成长对机器化农业出产又提出了更高的要求, 即实现农业机器自动化。农业机器自动化能提跨越产效率, 节省资源, 低落农业出产本钱, 提高产物的品质, 强化农产物的国际竞争力, 必将在将来的机器化出产系统中起焦点浸染。继承敦促和实现农业机器自动化, 是农业机器化工程技能事情者所面对的久远的课题和挑战。

　　挖掘收获机[ 3, 4] 。马铃薯、甜菜等挖掘收获机的自动化应用实例有, 挖掘深度自动节制装置和石块、土块自动筛除装置等。
　　为了公道推进农业机器自动化, 应从满意出产实际出发, 选择推进自动化的优先顺序, 选择公道的自动化模式, 阶段式推进自动化历程。
　　干燥机[ 3, 4] 。不受外界条件滋扰, 能自动维持热风温度的装置; 停电或干燥机过热引起火警时, 自动掐断燃料供应的装置。

　　已有农业机器及装置的无人自动操纵田间功课机器。田间功课机器的无人自动操纵要领有直接导向法和操作无线遥控操向的间接导向法2 种。前者的实际应用[ 7, 8] 有旋耕机、割草机、自走式连系收割机、自走式农药喷雾机等; 后者的实际应用[ 3] 有割草机、插秧机、农药喷雾直升机等。
　　农业机器自动化的须要性办理农村劳力不敷问题当今农村的青壮年多半憧憬都会, 大量劳力分开农村涌向城镇, 成为打工族。农村的大学生偏幸经济发家地域和都市的构造或企业, 而很少有人想到偏远地域或回农村务农。按照对中国农业大学学生的职业选择观测, 约80%的结业生但愿在北京或沿海发家都市事情, 想回乡开辟事业的大学生屈指可数。

　　喷雾机。喷杆式喷雾机的自动化应用实例[ 3, 4] 有: 按照行驶速度自动节制喷雾量, 按照作物高度自动节制喷雾高度的装置; 快速喷雾机的自动化应用实例[ 3, 4] 有: 按照果树的巨细或形状自动节制喷雾压力和喷雾量的装置。另外, 检测作物行间的杂草, 自动节制喷药开关和喷药量的装置正在研究开拓中[ 5, 6] 。
　　参考文献刘寿男, 柳宽熙. 关于拖拉机的电子油压式三点连结装置节制系统研究( Ⅰ) —— 位置节制. 韩国农业机器学会志, 1989, 14( 3) : 168～刘寿男, 柳宽熙, 尹汝斗. 关于拖拉机的电子油压式三点连结装置节制系统研究( Ⅱ) —— 牵引力节制. 韩国农业机器学会志, 1989, 14( 4) : 229～郑昌柱. 新稿农业机器学. 汉城: 乡文社周宗武. [ 台] 农业机器学. 台北: 科技图书股份有限公司盛中德. 喷药与施肥设施自动化. 台湾农业机器, 1991, 6( 4) : 1～林世贤, 王康男. 微处理惩罚机应用于动力喷雾机喷雾量节制系统之研究. [ 台] 农业机器学刊, 1994. 49～


　　连年来, 一些发家国度正在努力举办农业机器自动化的相关研究与开拓, 个中部门研究已经到达实用化阶段, 这些研究以低落出产本钱为主要方针, 同时到达节省资源, 提高农产物品质, 实现安详出产和适应老龄化社会等目标。跟着电子家产的快速成长, 半导体集成电路及微处理惩罚机等电子产物质量的提高和价值的低落, 将进一步促进农业机器自动化节制装置的开拓加快农业出产的自动化。4　农业机器自动化的阶段式推进农业机器自动化会在降服各类坚苦, 不绝实验差异方案和要领的进程中一连前进, 这是不容置疑的。思量到今朝的农业出产条件和技能程度, 笔者认为农业机器自动化应回收阶段式推进的计策, 并以此组织有关的研究事情。
　　已有农业机器及装置的部门自动化节制这类自动化技能主要是为了提高已有农业机器及装置的功课机能和操纵机能, 下面扼要举一些已回收或正在开拓中的自动化妆置实例。

　　牢靠式机器。牢靠式农业机器的无人自动操纵实例有全自动谷物干燥机、全自动分选机、自动温室等。全自动谷物干燥机是一种可以自动节制热风温度和风量, 当谷物到达设定的含水率时, 能自动遏制事情的无人化机器。其自动节制系统包罗自动节制焚烧燃烧、自动节制速度轮回、自动节制燃烧器氛围量、自动节制送风量、自动测定含水率和自动掐断燃料等成果。
　　农业机器自动化的研究应用近况现当代界各国正大力大举开展农业机器自动化的研究, 很多成就已经到达实用化的阶段, 下面别离先容上述3 类主要自动化形式的研究应用近况。





　　拖拉机的自动操向节制系统, 能减轻驾驶员的承担并提高功课效率, 美国已有可自动操向的拖拉机出售。拖拉机自动导向方法有, 从埋于地下的电缆检测出磁界间隔并导向, 用机器打仗方法检测已犁过的沟并导向, 用铁轮下沉的机器方法或光电检测的电子方法来分辨已耕地和未耕地并导向。最近, 操作摄影图像的半自动操向节制系统也正在研究中。
　　经久性和靠得住性的提高与其他行业对比, 农业机器凡是是在较为恶劣的情况条件下事情, 对它的后期处事也较量坚苦, 所以产物的经久性很是重要, 出格是自动化妆置, 由于利用了半导体集成电路和微处理惩罚机等电子产物, 所以提高产物的靠得住性和经久性尤为重要。


　　全自动分选机是一种能把水果、谷物或蔬菜按重量或形态品级举办分类的无人化机器。其事情道理多样, 如操作微处理惩罚机按重量分选[ 9] , 操作光电传感器按巨细和颜色分选水果[ 10] , 操作拍照机分辨农产物的形态[ 11] , 操作X 射线举办农产物损伤检测, 此刻也有操作核磁共振举办非粉碎性的农产物品质辨别。自动温室[ 12, 13] 操作电脑举办情况自动节制, 节制项目有温度、湿度、风速、风向、日照辐射量、加温系统温度、温室通风率、二氧化碳浓度等。
　　社会进步的需求跟着经济的成长和人们糊口程度的提高, 人们的见识日渐产生变革, 消费者需要的不只是办理温饱问题, 而是更鲜味、更具营养代价、更高品质的产物; 出产者对付提高劳动出产率和增加劳动舒适性的要求也越来越高, 并且, 跟着经济的全球化, 面对农产物开放入口和市场竞争的压力, 现代农业只有通过进一步提跨越产效率、低落出产本钱和提高产物品质才气保留。从这些新的需求出发, 农业出产向着高效率和高精度的机器化、自动化偏向成长, 是一定的选择。
　　今朝农业机器自动化大抵有以下3 类。
　　跟着电子家产的迅速成长, 农业机器自动化会从农业机器的部门自动化向无人哄骗自动化和农业呆板人成长, 农业将会成为高度技能麋集型财富。
　　农用传感器及节制系统的开拓开拓农业机器自动化节制装置所碰着的最浩劫题是在农产物的出产、加工及畅通进程中缺乏能迅速、精确、非粉碎性地评价作物或农产物的生物学性状和勾当的传感器, 所以, 应研究开拓在自然情况下能精确检测这些性状和勾当的传感器及数据处理惩罚技能与装置, 出格是能从田间和造就液中检测作物发展和发育的传感器, 它的开拓对工场化、设施化作物出产是必须的。别的, 较量阐明从传感器所得的数据和节制参数间的干系, 开拓相应的参数节制装置, 也是十分须要的。
　　上述这些问题导致农村人口布局的变革, 部门地域呈现青壮年劳力不敷的现象, 从而将在更洪流平上发生对农业机器自动化的需求, 实现农业出产的自动化是一定的。




　　已有农业机器及装置的部门自动化节制。这种自动化方法以提高已有农业机器及装置的功课与操纵机能, 提高功课效率和功课精度, 减轻驾驶员的承担, 节省资源( 肥料、种子、农药、燃料等) 等为目标。今朝, 已经遍及回收的自动节制装置大大都属于此类。
　　拖拉机。在农用拖拉机上已遍及利用了机器油压式三点连结的位调理和力调理系统装置, 现又在开拓和回收机能更完善的电子油压式三点连结节制系统装置[ 1, 2] , 新的系统装置回收微机或电磁操向节制阀和心阀来改进机器油压式三点连结装置, 提高位调理和力调理的节制程度, 这项技能在一些发家国度已被回收。为提高旋耕机的功课精度, 在拖拉机上还回收了程度及耕深自动节制系统。程度节制系统可以消除拖拉机阁下轮胎下沉不均等的影响, 维持旋耕机阁下程度; 耕深节制系统能把旋耕机功课时的耕深维持在设定范畴内, 这套系统在日本已经普及。新型的拖拉机最佳速度节制系统可以自动设定运转速度及其变速段数, 看成业条件功课种类、泥土、作物等) 变革时能有效地调解呆板速度, 提高功课效率。这种系统现正处于研究开拓阶段。