1.3.3现代都市农业作业装备围绕制约湖北省都市农业装备小型化、轻量化、智能化及多功能等现代农业装备进程的核心问题，联合省内外的研发力量，建立适合本省的现代都市农业装备研发体系，开展系统性、基础性的研究。通过现代都市农业装备的协同创新，以现代都市大棚农业作业装备为突破口，形成适合现代都市农业作业装备设计理论体系，实现现代都市农业装备数字化设计、智能化与信息化技术的突破，为南方丘陵水网地区暨湖北省的农机产业跨越式发展提供科学技术基础，使协同创新中心现代农业装备的共性技术研发水平达到国内一流水平。(1)大棚蔬菜生产全程机械化装备目前国内随着种植面积的不断扩大，农民对实现蔬菜生产机械化的要求已经越来越迫切。长期以来，蔬菜种植生产主要沿用传统的手工劳作方式或半机械化作业，整个生产过程不仅生产周期长，劳动强度大，作业条件恶劣，而且生产率很低，耗损严重，造成蔬菜生产种植收入下降，直接影响了农民种植蔬菜的积极性，制约了蔬菜种植规模的扩大和产出效益的提高。与传统蔬菜生产方式对比，机械作业无论是从物料消耗、平均用工量，还是在作业成本等方面都具有明显的优势，同时还大大减轻了劳动强度，且现代的免耕直播技术、少耕技术还具有改善土壤微生态系循环、保墒增肥、减少水土流失等作用，由此可见蔬菜生产机械化具有巨大的经济、社会和生态效益。根据国外的蔬菜生产经验，实行机械化作业可以大大提高蔬菜生产的经济效益。我国平均水平一亩蔬菜从种到收大约需要12-14个工日，仅用工费就接近150元，占生产成本的60-70%。而加拿大、澳大利亚等国蔬菜生产实现了机械化，亩用工量不到1个，劳动力成本很低。若在湖北省蔬菜产区实现机械化生产，所需蔬菜联合直播机具数量可观。以每台机具生产率4.5-9亩/h，每天按8小时作业时间计，有效的作业时间按25天计，则每台每年可播种面积为900-1800亩，以湖北省蔬菜产区种植面积1870万亩推算，湖北省蔬菜产区所需机具大约11000-22000台套，若考虑设备的故障、维修等折算共需大约13000-27000台，由此可见实施湖北省蔬菜机械化生产，所需机具数量是可观的。若考虑向长江中下游地区的辐射，市场潜力更大。同时若考虑向周边地区的辐射，存在着巨大的市场潜力，因而，其产业化前景十分乐观。蔬菜机械化播种将有力促进当地的农业机械制造、农业机械维修服务业的发展，从而提供更多就业机会，促进农村劳动力转移，有利于实现农村的稳定和繁荣。然而目前蔬菜生产全程机械的关键技术有待从以下几个方面进行突破：智能移动平台机械系统研究蔬菜大棚农业环境智能移动平台其关键在于机械系统与导航控制系统的设计。智能移动平台能完成沿作物行行走并完成播种等相应的作业，要求控制系统和机械系统相互协调。其研究包括：轮系及轮子类型的确定、驱动及转向方式的确定、电机类型的选定等。机械系统结构紧凑、同时与之配套的驱动机构应具备良好的稳定性。针对实际大棚的作业环境，从总体布局、移动方式、驱动系统、底盘和从动轮以及配套的播种机械结构等方面进行机械结构的设计。运用模块化的设计思想及方法，增强系统的使用范围和实用性。通过建立三维数字化模型，研究其运动学和动力学特性。确保移动平台的平稳性、转向灵活、操作简便，并具有一定承载能力和低成本。其执行机构的质量、机械误差和地面材质、转动的惯量、轮胎与地面出现打滑情况等各种因素会影响机器人的力学特性。此外，移动平台的方向和速度之间还存在着耦合问题，因此，该机械系统可视作一个强耦合、非线性的系统。而使用数学方程来描述此类系统，是当前此领域研究的主要内容，因此，建立一个可以反映系统特性的数学模型，对于设计机器人控制系统具体非常重要的意义。精量播种执行机构及其播种监控系统研究针对本项目纯电力动力源的特征，研究适宜于白菜、萝卜、菠菜等蔬菜的精量播种机具。开展适宜于电驱动特点的排种器、排肥器、开沟器、覆土器以及镇压轮等结构设计。研究简便实用的播种的行距、间距以及施肥量调节方法。整机设有铺土总成、打穴总成、播种总成、覆土总成、洒水总成、施肥总成、检测及控制系统、传输系统、触摸式显示屏等。...
