研究报告
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电动履带式烟叶采收机对行作业控制系统设计试验
一、引言
1.研究背景
(1)随着全球烟草行业的快速发展，烟叶产量逐年增加，传统的烟叶采摘方式已经无法满足日益增长的烟叶需求。传统的人工采摘方式存在着劳动强度大、效率低、成本高的问题，特别是在我国烟叶主产区，烟叶种植面积广，人工采摘烟叶的难度和成本较高。据统计，我国烟叶种植面积达到300多万亩，每年烟叶产量超过100万吨，而人工采摘烟叶的效率仅为每亩2000株左右，远远无法满足现代化烟草生产的需求。
(2)为了提高烟叶采摘效率，降低生产成本，近年来，国内外烟草科研机构和企业纷纷开展了电动履带式烟叶采收机的研发工作。电动履带式烟叶采收机采用自动化、智能化技术，能够在复杂地形下稳定作业，具有采摘效率高、作业成本低、适应性强的特点。据相关研究表明，电动履带式烟叶采收机的采摘效率可达每亩5000株以上，相比人工采摘提高了1.5倍，且作业成本可降低30%以上。此外，电动履带式烟叶采收机在国内外烟草主产区已得到广泛应用，如我国云南省、河南省等地，为当地烟叶生产带来了显著的经济效益。
(3)然而，电动履带式烟叶采收机的研发和应用还面临着一些技术难题。例如，行作业控制系统的设计是实现采收机高效、稳定作业的关键。行作业控制系统需要实时监测烟叶生长状况，精确控制采收机的作业轨迹，以保证烟叶采摘的均匀性和完整性。目前，国内外对电动履带式烟叶采收机行作业控制系统的研究尚处于起步阶段，缺乏成熟的设计方法和理论体系。因此，开展电动履带式烟叶采收机行作业控制系统的设计试验，对于提高烟叶采摘效率和降低生产成本具有重要意义。
2.研究目的
(1)本研究旨在设计并试验电动履带式烟叶采收机的行作业控制系统，通过优化控制系统结构和算法，提高采收机的作业效率。目前，我国电动履带式烟叶采收机的采摘效率约为每亩5000株，但实际生产中仍有很大提升空间。本研究计划通过精确控制采收机的行走轨迹和采摘时机，将效率提升至每亩8000株以上，从而显著降低烟叶采摘的人工成本。
(2)研究目标还包括提高采收机的作业稳定性。电动履带式烟叶采收机在复杂地形下作业时，易受地面不平整、坡度变化等因素影响，导致作业稳定性降低。本研究计划通过采用先进的传感器和自适应控制算法，实现采收机在复杂地形下的稳定作业，确保采摘作业的顺利进行，提高烟叶的质量和产量。
(3)此外，本研究还旨在通过试验验证设计的行作业控制系统的有效性和实用性。通过对实际烟叶种植地块进行现场试验，收集采集效率、稳定性、适应性等关键数据，分析系统的性能指标，为电动履带式烟叶采收机的推广应用提供科学依据和技术支持。以我国某烟草种植基地为例，计划进行为期一年的试验，旨在为该基地的烟叶生产提供技术支持，实现烟叶采摘的自动化和智能化。
3.研究意义
(1)本研究对于推动烟草生产现代化具有重要意义。随着农业机械化水平的不断提高，电动履带式烟叶采收机的研发和应用将有助于提高烟叶生产的自动化程度，降低劳动强度，提升烟叶采摘效率。据统计，我国烟叶种植面积超过300万亩，采用高效采摘设备将极大减少劳动力需求，提高生产效率，有助于烟草产业的可持续发展。
(2)研究电动履带式烟叶采收机的行作业控制系统，有助于提高烟叶质量。通过精确控制采摘时机和作业轨迹，可以减少烟叶损伤，提高烟叶的完整性，从而提升烟叶的市场竞争力。此外，系统的研究成果还可应用于其他农作物的机械化采摘，促进农业机械化技术的普及和发展。
(3)本研究对于促进农业科技进步和产业升级具有积极作用。电动履带式烟叶采收机的行作业控制系统设计试验，将推动相关领域的技术创新，为我国烟草生产和农业机械化提供技术支持。同时，研究成果的推广应用，有助于提高农业劳动生产率，促进农业产业结构调整，推动农业现代化进程。
二、电动履带式烟叶采收机概述
1.电动履带式烟叶采收机结构
(1)电动履带式烟叶采收机主要由动力系统、行走系统、采摘系统、控制系统和辅助系统组成。动力系统采用高效节能的电动机，功率一般在5-15千瓦之间，能够满足不同地形和作业需求。行走系统采用履带式设计，具有优异的通过性和稳定性，适应复杂地形作业。以某型号电动履带式烟叶采收机为例，其行走速度可达1-3公里/小时，最大爬坡角度可达30度，有效提高了作业效率。
(2)采摘系统是电动履带式烟叶采收机的核心部分，主要包括采摘臂、采摘头和传动机构。采摘臂采用可伸缩式设计，可根据烟叶生长高度进行调节，采摘头采用旋转式设计，能够灵活地采摘不同位置的烟叶。传动机构采用皮带或链条传动，确保采摘动作的平稳性和可靠性。据测试，某型号电动履带式烟叶采收机的采摘效率可达每亩5000株以上，相比传统人工采摘效率提高1.5倍。此外，采摘系统还具备自动识别和调