摘要：在论述机电一体化技术应用特征的基础上，梳理了耕整机械电液悬挂与耕深控制、播种施肥装备电驱排种与作业监测、植保机械喷量和喷杆姿态调节等工程实践，概述了机电一体化系统的结构组合和信号流向。从整机开发平台构建、存量装备功能改造以及运维服务运行管理三个层面，总结了适合现代农业机械的机电一体化应用路径，为农机企业产品升级和农业生产组织装备配置提供了可操作的技术思路。

　　关键词：机电一体化；农业机械；应用路径；技术开发

　　1.引言

　　我国农业生产已进入以质量和效益为导向的新阶段，规模化经营和农时集中使耕整、播种、植保等环节对作业准确性和设备稳定性提出更高要求。传统农机结构以机械部件和液压元件为主，操作者需要凭经验调节深度、速度和流量，难以在不同地块和多种作物间保持统一作业水准。微电子技术、嵌入式控制单元及各类传感器在工程机械和汽车领域得到广泛应用后，农机行业开始跟进。本文立足于我国现代农业机械发展的实践，进行机电一体化技术在农业机械中的应用分析。

　　2.机电一体化技术的应用特征

　　与单纯的电子技术不同，机电一体化强调以机械装备结构为基础，利用电子技术优化机械功能，发挥二者的协同优势。在农业机械领域，机电一体化的实现主要依靠微电子技术、控制技术、传感器技术以及计算机技术等对农业机械产品的功能进行自动控制与调节。机电一体化可利用动力源驱动可控执行器，带动农业机械功能部件运转，主要通过传感器实时监测机械运行状态，凭借电子控制单元（ECU）或人机交互对采集的数据进行分析处理，判断农业机械的运行状况，并据此形成新的控制指令反馈到可控执行器，实现农业机械的实时精准控制。农业机械的机电一体化发展能够降低生产成本，提高设备可靠性，推动农业机械向智能化方向发展，满足农业生产多样化需求，减轻劳动强度和负担。

　　3.机电一体化技术在现代农机中的应用现状

　　3.1耕整机械中的机电一体化技术

　　在耕整机械领域，机电一体化应用主要体现在拖拉机与悬挂犁、旋耕机之间的电液悬挂和耕深自动控制系统。中联重科PL 2304(G 4)轮式拖拉机的技术参数明确列出耕深控制采用电液控制结构，配套部分使用四位电液比例多路阀调节液压输出流量。三点悬挂机构据此精细调整机具仿形姿态。潍柴雷沃第四代CVT拖拉机在液压系统中集成北斗导航与电液比例阀，耕深误差控制在2 cm以内，这说明耕深控制信号已经与定位信息和作业负荷信号实现联动[1]。浙江大学牵头建设的智能农机联合研究平台中，小型拖拉机定深旋耕及左右平衡系统的定深旋耕精度达到2 cm，机组依靠拖板角度传感器和液压调平执行单元保持旋耕刀轴与地面之间的几何关系。近年来针对拖拉机电液悬挂的模糊控制仿真计算结果显示，在力位综合调节模型下耕深稳态误差低于5%，响应时间约1 s，4000 N扰动作用后耕深变化控制在40 mm以内，这些数据为工程产品中控制参数设定提供了量化依据[2]。综合这些产品配置与试验数据，可以看到耕整机械的机电系统已经形成由车载控制器、电液比例阀组、导航终端和角度传感器构成的协同框架，耕深、机体姿态和机具仿形等参数在闭环控制下共同服务于稳定耕深和提高地表平整度。

　　3.2播种与施肥机械中的机电一体化技术

　　播种与施肥机械方面，机电一体化已经形成以电驱排种、电控排肥和作业状态监测为核心的配置格局。

　　北京农林科学院信息与装备中心2025年发布的智能电驱精量播种机采用驱控一体排种电机配合机具传感器、测速传感器与落种传感器。控制终端根据检测信号调节排种轴转速，电驱排种系统在12 km/h行驶速度下仍保持较高的粒距均匀性。该机配装GNSS天线进行速度与位置检测，车载终端实现株距无级设定、风压一键设定，记录播种面积、播种量和作业速度，在落种传感器检测到跳播或重播时还会给出报警，作业数据随后回传管理平台。中国农业大学完成的玉米大豆电驱高速精量播种技术集成了电驱气力式单粒排种装置、播种粒距自适应调控算法和在线播种质量监测系统，在高密植条件下实现作业速度、种植密度与播种精度的协同提升。从这些装备可以看出，播种与施肥机械的电机驱动单元、排种排肥执行单元与车载控制终端之间已经形成数据闭环，作业过程中对排种电机、风机、负压系统和下种通道进行协调控制，作业者在终端上完成参数设定、状态监视与作业记录管理。

　　3.3植保机械中的机电一体化技术

　　在植保机械环节，机电一体化技术的应用集中反映在自走式喷杆喷雾机和宽幅拖挂喷雾机的喷量自动调节、喷杆姿态控制以及机具折叠升降结构。国产自走式喷雾机普遍安装行走速度传感器、药液压力传感器与喷管电磁阀组，喷量控制器依据速度和喷幅计算目标流量，驱动比例阀调节各喷区流量，使单位面积施药量稳定在设定区间。自走式喷杆喷雾机在喷杆两端布置姿态传感器和液压执行缸，控制部分按照地形变化调整喷杆离地高度，试验数据给出在30—120 cm喷施高度区间雾滴漂移量降低42.8%—83.0%[3]。关于宽幅喷杆喷雾机使用的技术表明，此类设备在喷量通道增设电控监测单元和喷头工况检测结构，系统对单位面积喷药量和喷头喷雾质量进行实时监管，从而提升喷雾均匀性，减轻重喷与漏喷现象，在连片大面积种植区域已经形成较成熟的配套模式。近年来授权的农用喷雾机自动折叠式喷杆实用新型，在喷杆上布置折叠电机、液压杆和伸缩机构，升降机构负责喷杆高度调整，伸缩机构调节喷幅和喷洒角度，机具在田间作业、道路转运和入库存放阶段均由控制系统完成姿态切换。

　　4.机电一体化技术在现代农业机械中的应用路径

　　4.1面向整机开发的机电一体化系统工程

　　在整机开发阶段，机电一体化应用需要从需求梳理入手，由农机工程师、控制工程师和一线机手组成小组，面向特定作物和典型地块列出耕深波动、作业速度、燃油消耗、排量精度等指标清单。团队依据这些指标，把整机划分为动力传动、作业执行、监测感知、控制决策和人机界面等模块，给每个模块写出信号输入、执行动作和接口电气参数。企业在此基础上选定统一型号的车载控制器、显示终端和线束接口，建立机电平台样本册，对传感器量程、输出类型、供电电压以及插接件编码做出固定规则。研发人员在控制软件侧面建设通用程序库，对速度采集、油门管理、液压阀驱动、故障诊断等基础功能进行封装，借助参数表配置服务于不同机型，避免反复开发。样机制造环节中，试制车间依据平台规则布置传感器支架、线束走向和电器柜位置，预留检修通道和未来扩展空间，减少后期加装时的大幅拆改。之后针对每一项机电功能制定试验脚本，如耕深定深控制脚本包含阶跃负荷、波状地表和急转弯等工况，每一条脚本均对应数据记录模板。试验组在试验田完成脚本，回到实验室将采集数据导入统一分析软件，核对控制误差、响应时间和执行器温升，结论写入平台数据库，为同系列产品的后续开发提供清晰边界和参数范围。

　　4.2面向存量装备的机电一体化功能改造

　　针对大量在用农机，机电一体化应用可以走功能改造路线。这就需要整机企业联合农机推广部门统计主推机型和作业环节，将改造对象锁定在排种、施肥、喷雾或割台高度等环节。技术团队先拆解样机，在机架、传动轴和液压管路附近寻找可靠的固定点和预留空间，绘制改造结构图，令传感器支座、执行器缸体、电机支架等安装位置标明到毫米级。设计人员再依据整机工作环境，选用防护等级匹配的传感器和阀组，应用标准线束长度和连接方法，使改造套件被打包成系列化部件箱，包含全部固定螺栓、支架和接插件。试制环节中，企业选定若干合作社示范机，在农闲期安排工程师进场，依照工艺卡逐步完成拆装、走线和参数标定，记录每一步所需时间与工种配置，为大规模推广做准备。改造完成后，组织在同一地块内开展对比作业，把改造机和原状机安排在相邻作业幅宽，依托便携式终端记录深度、株距或施药量曲线，为后续软件版本升级提供依据[4]。对于表现稳定的改造方案，企业可将其整理成图文并茂的操作手册和制作短视频资料，在服务站和农机校培训课堂中演示，以便维修人员和机手能依照步骤独立完成安装与调试。推广阶段中，部分地区需要把改造项目嵌入农机社会化服务项目，由作业服务组织集中采购改造套件，统一安排施工，形成连片应用场景，用于后续数据采集和控制策略迭代。

　　4.3面向运维服务的机电一体化运行管理

　　在运维服务环节，机电一体化应用需要建立较为完整的运行管理机制，售后体系在每台新机出厂前录入车架号、控制器型号、软件版本和传感器配置，生成电子档案，保存在云端数据库。服务站接机时由技师手持诊断终端，用标准通信接口读取整机自检结果，初次检测记录上传与档案绑定，后续每次保养或维修均在同一系统中追加相关条目，形成时间序列数据。企业基于这些数据，编制作业小时和故障模式分布图，挑选出典型机型建立“样板车”，在样板车上安装更高频率的数据记录模块，例如高精度压力采集或电流传感器，用于捕捉隐性故障征兆。数据工程人员在后台对这些记录开展模式识别，以便某些异常振动、电流波动与具体部件磨损相关联，从而将诊断规则写入控制软件或服务工具，使一线技师在例行检查时借助终端即可完成判断。除此以外，运维平台还可将季节性软件升级制度化，例如在春播前发放最新播种控制参数文件，在水稻收获季节提供针对倒伏地块的割台控制曲线，由服务站负责导入。针对机手群体，企业与农广校合作开发分层培训课程，引导驾驶员在日常作业中学会查看工况界面、识别告警信息、导出作业数据，促使控制功能真正落实到作业决策和操作习惯。长期运行后，企业依托档案和运维数据审视初始机电方案，对故障集中部位启动改进项目，让下一代产品在传感器布置、线束防护和控制逻辑上逐步完善，形成稳定的工程闭环。

　　5.结语

　　机电一体化技术依托机械本体结构，将传感器、电子控制单元和各类执行器组合成协调运行的系统。该系统在拖拉机耕深控制、电驱精量播种和喷量自动调节等环节中，形成较为清晰的信号链条与动作链条。面向未来，机电一体化技术在农机中的应用仍有较大提升空间。北斗导航、环境感知、电驱动和远程诊断等技术与现有系统的耦合程度将进一步加深，农机装备在保障作业质量的前提下，有望实现更高水平的精细控制和协同作业。

参考文献：

　　[1]马文龙.机电一体化技术在农业机械设计中的应用[J].中国农业资源与区划,2024,45(08):253+266.

　　[2]邢书彬,李栋绪,赵明日,等.机电一体化技术在农业机械中的应用研究[J].农业科技创新,2025(18):32-34.

　　[3]王斌.机电一体化技术在农业机械工程中的应用[J].现代农业科技,2025(16):127-129+149.

　　[4]于金淼.农业机械机电一体化在现代农业中的应用[J].粮油与饲料科技,2023(02):192-194.