步行式插秧機優(yōu)化設計研究

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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用到了步行式插秧機。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，步行式插秧機也需要隨著水稻的種植要求而進行改進和完善。步行式插秧機的改進主要是對分插機構進行優(yōu)化設計，可以根據(jù)當前的水稻種植需要而進行相應的設計，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，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，極大的推動了農(nóng)業(yè)的機械化發(fā)展。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展機械化的發(fā)展模式的帶動下，步水稻插秧機開始代替水稻的人工種植，進行大規(guī)模的推廣和應用。水稻插秧機的種類有很多種，根據(jù)我國各區(qū)域的水稻種植土地的類型以及種植習慣的不同所應用的插秧機種類也有所不同，應用最為廣泛的就是步行式插秧機。由于步行式插秧機分插機構的特點，開發(fā)出寬窄行插秧的新型水稻種植技術，對提高水稻產(chǎn)量起到重要的作用。雖然當前還處于理論研究過程當中，將會成為水稻種植技術未來的發(fā)展趨勢[1]。

二、步行式插秧機分插機構的優(yōu)化設計

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)機設備，步行式插秧機分插機構的優(yōu)化設計，對完善水稻種植技術具有重要的意義。

（一）合理的插秧結構設計

設計出合理的插秧結構，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分插機構進行合理的設計，對多個目標進行參數(shù)優(yōu)化，調(diào)整其植臂尖點的運行軌跡。在計算機信息系統(tǒng)當中輸入多目標的參數(shù)，計算所得出相應的數(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。因為真正參與到水稻種植當中的步行式插秧機，是由人來操作和控制的。而對于插秧結構的設計來講，需要人的參與才能得出合理的結論。因此，步行式插秧機分插機構的優(yōu)化設計需要人和計算機系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，彌補步行式插秧機分插機構的優(yōu)化設計當中存在的不足，獲取最優(yōu)參數(shù)，進行合理的設計，形成最佳的水稻插秧結構，最大程度的提升水稻的產(chǎn)量[2]。

（二）參數(shù)導引

在進行合理的插秧結構設計的同時，需要引入科學的計算方法，以得出理想的目標值?！皡?shù)導引”作為一種啟發(fā)式算法，可以對步行式插秧機分插機構的各項參數(shù)，通過合理的算法，得出優(yōu)化參數(shù)。首先，經(jīng)過科學的理論分析，得出結論，并作為參考，建立步行式插秧機分插機構運動函數(shù)，并結合參數(shù)計算，獲取函數(shù)值，并將其作為計算機目標值。然后，根據(jù)理想目標值，通過算法計算得出的目標函數(shù)會與其產(chǎn)生偏差，這時可以對目標函數(shù)當中的某一個函數(shù)進行更改，在進行計算以得出目標值。最后，將該目標值與理想目標值進行對比，計算二者之間的差值，與最大允許的差值進行比對，當?shù)陀谧畲蟛钪禃r，按照算法進行反復計算，直到達到差值計算要求，滿足理想目標值，實現(xiàn)插秧結構的優(yōu)化[3]。

（三）建立明確的優(yōu)化目標

首先，在建立明確的步行式插秧機分插機構優(yōu)化目標之前，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，秧箱進行橫向運動，栽植臂使秧針進行縱向運動，可以達到良好的取秧效果。其次，將建立的數(shù)學模型通過計算機軟件，能夠描繪準確的栽植臂的側(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，才能更好的達到理想秧門模型的建立效果。在保證秧苗不會倒的情況之下，在合適的角度之下進行秧塊獲取。另外，適當保持行星架構與水面的距離，以有效的減小插秧機前進的阻力。對分插機構齒輪結構進行優(yōu)化設計，保持齒輪與水面的距離，有效實現(xiàn)步行式插秧機分插機構優(yōu)化[4]。

三、結論

步行式插秧機的大規(guī)模應用，極大的推動了水稻種植生產(chǎn)的進步。為了提高步行式插秧機的工作效率，對步行式插秧機分插機構進行優(yōu)化設計，以有效提高步行式插秧機的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。通過合理的插秧結構設計“，參數(shù)導引”啟發(fā)式算法的計算，建立明確的優(yōu)化目標，實現(xiàn)有效的步行式插秧機分插機構優(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)展具有重要的推動作用。

作者：劉甲林 單位：湖南省永州市祁陽縣農(nóng)業(yè)機械化管理局