两栖履带式遥感犁田机的研究

刘陶翔 郑娟 蒋双庆

摘要：针对丘陵山区地块面积小、道路狭窄，大型联合犁田机运输难、进地难、转场难、操作难等现状，解决山地中犁地的困难，通过张紧轮调节履带的松紧，改变牵引力的大小来适应山地各种各样的地形。

关键词：荒田;荒地;地势复杂;土地面积小;履带式

引言：

水田一直是我国重要的耕地资源，近年来其耕种模式随着农业机械化的发展也在逐渐发生变化，从最初的牲畜耕作、手扶作业机械已逐步发展到现在的高花轮胎、高地隙拖拉机作业。这些机械都不适合南方复杂地势耕作，而适用于这种地形小型农用犁田机还是手扶式，还类似于以前牲畜耕作，这种机械没有智能化，需要操作者有足够的体力，但是现在的大部分年轻人都外出，留在老幼在家。因此，小型农用机器智能化显得格外重要。

1.两栖履带式遥感犁田机的研究意义

随着社会科技和经济的高速发展，农村劳动力都往城市迁移，农村出现了严重的劳动力不足，进而导致了一大片的荒地无人耕种。尽管中国的粮食产量很高，但是中国却是一个粮食进口大国。每年国家都要从国外花费大量资金进口粮食（如图1），习总书记曾说“农业农村现代化是实施乡村振兴战略的总目标，坚持农业农村优先发展是总方针，产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕是总要求，建立健全城乡融合发展体制机制和政策体系是制度保障”，我们的想法就产生这样的一个背景下。我们利用5G大数据可以远程操控，降低操作者的劳动强度，这样减少农村荒地的现象出现。我们的行走机构采用履带式，增大履带与地面接触面积，减小压强防止机构陷入松软的路面。我们模仿挖掘机的运动，通过张紧轮调节履带的松紧，改变牵引力的大小来适应山地各种各样的地形。

图1

2.履带式农用机的市场状况分析

由于履带结构比轮式结构有降压功能，并且履带在复杂的地区有更好的稳定性，因此履带式旅耕机和履带式拖拉机越来越普及。

2.1.区域分布

履帶旋耕机分布在湖南、江西、浙江、湖北以及安徽南部地区，尤其在洞庭湖、鄱阳湖及其支流沿线的平原和丘陵地区;履带拖拉机主要分布在湖南中南部烟草种植区和稻虾种养区，目前履带拖拉机主要用于烟田起垄、稻虾田打浆作业。尽管履带式机器分布很广，还是有很大部分地区不能进行很好使用，履带式行走机构还需要优化，让其适应山区崎岖狭窄的山路。

2.2.履带式与轮式比较

轮式不能跨越高度，不能走楼梯。在平坦的路上，轮式移动方式速度快。履带式移动适应于未加工的天然路上行走，与轮式移动相比。履带式具有以下优点：

●支撑面积大，压强小。适合松软、泥泞场地进行作业。

●越野机动性好，爬坡、越沟等性能优于轮式。

●履带上有履赤，不易打滑，有利于发挥大的牵引力。

3.遥感技术

面对复杂的地形，遥感技术的应用，计算出最短途径。为提高工作效率，遥感技术的加入无疑是很不错的选择，它利用非接触传感器来获取有关目标的时空信息，不仅着眼于解决传统目标的几何定位，更为重要的是对利用外层空间传感器获取的影像和非影像信息进行语义和非语义解译，提取客观世界中各种目标对象的几何与物理特征信息。利用GPS空中定位成像，遥感技术能够克服传统遥感图像获取成本高、分辨率低、气候影响大等缺点，在某些领域得到了广泛的应用。遥感技术在农业或耕地上的研究内容主要集中在土壤演变、耕地提取及分类、种植信息提取等方面。利用收到的电磁波来判断地形情况，然后根据算法规划出最短路径，避免因人为操作带来的行走重复路线，减少燃油消耗。

4.两栖履带式遥感犁田机的实现路径

4.1.基于现有履带式农机的研究

在人工林区，土壤坚实度差异较大，当地面质地松软时，接地比压是衡量机具通过性能的重要指标。接地比压过大时，行走系统容易沉陷在土壤里，不仅影响效率，还可能使机具发生前后倾斜，使切割器接触地面，影响割草效果。故选择接地比压小的行走系统，能减小对土壤的压实，更适应人工林的作业环境。履带式主要特点是接地比压小，爬坡能力强。

4.2.两栖履带式遥感犁田机的构建

设计一种小型轻便的遥控耕作犁田机，采用数码集成遥控接收器和螺杆千斤顶转向机构，犁或耙分别根据情况安装于机座杆后下方，通过磁性电动机和螺杆千斤顶电动升降机构控制耙或犁的深度，动力机可优先选用165F柴油发动机，动力机安装于驱动轮上方并可前后移动调整，使其集犁田、耙田和蒲田于一体，并且结构简单，重量轻，造价低，操作方便。基于现有的犁田机研究上，由驱动和遥控两大部分组成。驱动部分主要由驱动离合装置、转向装置和电动升降装置构成。包括驱动轮、变速箱、动力机和机架，其机架上部为两条轨道，动力机安装于机架上并可在其轨道上前后移动调整，转向支座设于变速箱上方与机座杆前部衔接，通过千斤顶调整螺杆转动、使千斤顶匡架向前推动，通过合动连杆使设于转向轴上的转向支杆前后推动，使装设于变速箱下方的驱动轮左右转动、转向，以船做为犁田机的支承点，犁和耙分别根据情况安装于机座杆侧后端和后尾部，通过电动机和千斤顶调整螺杆、电动控制犁或耙的深度，遥控部分可为一遥控装置，由数码集成遥控接收器、继电器、电瓶和电动机等构成，通过设在发射器上的开关任意控制操作。

结束语：

总而言之，两栖履带式遥感犁田机的研究过程，需要基于现有的科学技术条件，从而提供更加智能化、便民化的设计。项目研究过程还需要各项学科之间的协同帮助及资金支持，基于现有的报警装置进行改进，更加快速的完成两栖履带式遥感犁田机的建设。

参考文献：

[1]孙德明，倪国庆.履带耕整机械水田市场需求及技术性分析[J]，学术研究，2021，85-86

[2]祝强.林地履带底盘动力传动系统参数匹配与性能分析[D].长沙：中南林业科技大学，2017

《两栖履带式遥感犁田机的研究》论文用于湖南省创新创业训练计划项目“两栖履带式遥感犁田机”研究成果，项目编号：S202113809010。

通讯作者：蒋双庆，河南夏邑，大学本科，讲师，研究方向：机械设计制造及自动化。