步行式插秧機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究
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我國是農(nóng)業(yè)大國，水稻的種植在農(nóng)作物中占據(jù)了很大的比重。而水稻的種植就必不可少的應(yīng)用到了步行式插秧機(jī)。由于水稻的需求量的不斷提升，水稻的種植面積有了極大的增加。對于水稻種植效率也有了更高的要求。因此，步行式插秧機(jī)也需要隨著水稻的種植要求而進(jìn)行改進(jìn)和完善。步行式插秧機(jī)的改進(jìn)主要是對分插機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)當(dāng)前的水稻種植需要而進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，有效的提升水稻種植的效率，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。
一、步行式插秧機(jī)的發(fā)展
我國是糧食生產(chǎn)大國，水稻是最主要的農(nóng)作物之一。但是我國又是人口大國，水稻產(chǎn)量的人均水平與世界平均水平相差很多。隨著人口的增長，對于糧食的需求也在增加。因此，提升水稻種植技術(shù)，增加水稻產(chǎn)量成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重要的工作內(nèi)容。農(nóng)機(jī)化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新形勢，對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力具有重要的作用，極大的推動(dòng)了農(nóng)業(yè)的機(jī)械化發(fā)展。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展機(jī)械化的發(fā)展模式的帶動(dòng)下，步水稻插秧機(jī)開始代替水稻的人工種植，進(jìn)行大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。水稻插秧機(jī)的種類有很多種，根據(jù)我國各區(qū)域的水稻種植土地的類型以及種植習(xí)慣的不同所應(yīng)用的插秧機(jī)種類也有所不同，應(yīng)用最為廣泛的就是步行式插秧機(jī)。由于步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，開發(fā)出寬窄行插秧的新型水稻種植技術(shù)，對提高水稻產(chǎn)量起到重要的作用。雖然當(dāng)前還處于理論研究過程當(dāng)中，將會(huì)成為水稻種植技術(shù)未來的發(fā)展趨勢[1]。
二、步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
面對日益提高的糧食需求，作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要糧食作物，水稻產(chǎn)量的提高具有很重要的意義。水稻種植的機(jī)械化發(fā)展，是提升水稻種植效率和提高水稻產(chǎn)量的有效辦法。作為水稻種植最重要的農(nóng)機(jī)設(shè)備，步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對完善水稻種植技術(shù)具有重要的意義。
（一）合理的插秧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)出合理的插秧結(jié)構(gòu)，是提升水稻產(chǎn)量的有效種植辦法。這就需要對步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，對多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，調(diào)整其植臂尖點(diǎn)的運(yùn)行軌跡。在計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)當(dāng)中輸入多目標(biāo)的參數(shù)，計(jì)算所得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)是不能作為優(yōu)化參數(shù)的，在某種程度上來說存在著不合理性。因?yàn)檎嬲齾⑴c到水稻種植當(dāng)中的步行式插秧機(jī)，是由人來操作和控制的。而對于插秧結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來講，需要人的參與才能得出合理的結(jié)論。因此，步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)需要人和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，彌補(bǔ)步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的不足，獲取最優(yōu)參數(shù)，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，形成最佳的水稻插秧結(jié)構(gòu)，最大程度的提升水稻的產(chǎn)量[2]。
（二）參數(shù)導(dǎo)引
在進(jìn)行合理的插秧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，需要引入科學(xué)的計(jì)算方法，以得出理想的目標(biāo)值?！皡?shù)導(dǎo)引”作為一種啟發(fā)式算法，可以對步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)，通過合理的算法，得出優(yōu)化參數(shù)。首先，經(jīng)過科學(xué)的理論分析，得出結(jié)論，并作為參考，建立步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)函數(shù)，并結(jié)合參數(shù)計(jì)算，獲取函數(shù)值，并將其作為計(jì)算機(jī)目標(biāo)值。然后，根據(jù)理想目標(biāo)值，通過算法計(jì)算得出的目標(biāo)函數(shù)會(huì)與其產(chǎn)生偏差，這時(shí)可以對目標(biāo)函數(shù)當(dāng)中的某一個(gè)函數(shù)進(jìn)行更改，在進(jìn)行計(jì)算以得出目標(biāo)值。最后，將該目標(biāo)值與理想目標(biāo)值進(jìn)行對比，計(jì)算二者之間的差值，與最大允許的差值進(jìn)行比對，當(dāng)?shù)陀谧畲蟛钪禃r(shí)，按照算法進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，直到達(dá)到差值計(jì)算要求，滿足理想目標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)插秧結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[3]。
（三）建立明確的優(yōu)化目標(biāo)
首先，在建立明確的步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)之前，要消除秧箱和栽植臂之間的相互影響，將二者安排在相對立的位置上。秧針要安裝在栽植臂前端位置之上，秧箱進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)，栽植臂使秧針進(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)，可以達(dá)到良好的取秧效果。其次，將建立的數(shù)學(xué)模型通過計(jì)算機(jī)軟件，能夠描繪準(zhǔn)確的栽植臂的側(cè)面圖，完全呈現(xiàn)出栽植臂先后經(jīng)過秧門的實(shí)際情況，從而判斷秧箱和栽植臂之間是否相互影響。最后，在保證不損害秧苗根部的前提下，撕拉壯苗而獲取秧塊。要積極考慮取秧的實(shí)際情況，以建立理想的秧門模型，所獲取的獲取秧塊盡量接近于矩形，才能更好的達(dá)到理想秧門模型的建立效果。在保證秧苗不會(huì)倒的情況之下，在合適的角度之下進(jìn)行秧塊獲取。另外，適當(dāng)保持行星架構(gòu)與水面的距離，以有效的減小插秧機(jī)前進(jìn)的阻力。對分插機(jī)構(gòu)齒輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保持齒輪與水面的距離，有效實(shí)現(xiàn)步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)優(yōu)化[4]。
三、結(jié)論
步行式插秧機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用，極大的推動(dòng)了水稻種植生產(chǎn)的進(jìn)步。為了提高步行式插秧機(jī)的工作效率，對步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以有效提高步行式插秧機(jī)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。通過合理的插秧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)“，參數(shù)導(dǎo)引”啟發(fā)式算法的計(jì)算，建立明確的優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)有效的步行式插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)優(yōu)化，極大的提升了水稻種植效率，對水稻種植具有積極的意義，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。
作者：劉甲林 單位：湖南省永州市祁陽縣農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理局