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　　棉花打頂機帥氣登場，藍海市場潛力巨大

資料圖

連日來，由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所自行設(shè)計研發(fā)的3MD-4型棉花打頂機，正在山東省濱州市無棣縣進行田間試驗。這款機器于2014年開始研制，經(jīng)多次改進，至今已經(jīng)是第三次開展試驗測試了。根據(jù)目前的研發(fā)情況來看，該機型可同時實現(xiàn)4行棉花的精準仿形打頂作業(yè)，打頂高度可有效控制在20—70毫米范圍內(nèi)，打頂合格率達到85%以上，作業(yè)效率為每小時8—10畝。

目前，棉花生產(chǎn)全程機械化的技術(shù)中，耕播已有較為完善成熟的機械，但棉花打頂機械作業(yè)是仍然存在、急需攻克的技術(shù)難題。棉花打頂是在棉花生產(chǎn)過程中去除棉花頂端、促進棉株結(jié)鈴結(jié)桃、實現(xiàn)棉花豐產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。棉花打頂作業(yè)機械化水平低，已成為制約我國棉花產(chǎn)業(yè)全程機械化發(fā)展的瓶頸之一。

我國棉花打頂作業(yè)的現(xiàn)狀

與其他農(nóng)作物相比，棉花作物具有著高矮不一、行距密度不同的特點，這使得棉花打頂實現(xiàn)機械化作業(yè)存在著更高的難度。目前我國棉花打頂幾乎全部由人工進行作業(yè)，存在著勞動強度大、勞動力需求大等問題。據(jù)了解，棉花人工打頂?shù)淖鳂I(yè)效率為一人一天可打頂2—3畝，而成本高達每平米0.5元左右。同時，低下的作業(yè)效率，還有可能造成大量棉花的生長狀況不一，耽誤棉花的生長時間，影響棉花整體產(chǎn)量。

我國目前擁有的棉花打頂機，在棉花打頂作業(yè)中存在著損傷率高、適用性差等問題。南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研究員石磊稱，目前我國正在研制中的棉花打頂機通常采用兩種方法，第一種方法為使用單刀切割，即利用一個圓盤刀對棉花進行旋轉(zhuǎn)切割，第二種方法為甩繩切割，即利用一根高速旋轉(zhuǎn)的繩子進行切割，“這兩種方法在作業(yè)中穩(wěn)定性很差，容易損壞棉花?！?/p>

正是由于我國現(xiàn)有的棉花打頂機存在著這樣那樣的問題，無法完全滿足棉花打頂作業(yè)的要求，所以目前我國的棉花打頂幾乎全部由人工進行作業(yè)。

3MD-4型棉花打頂機研發(fā)歷程

據(jù)石磊介紹，3MD-4型棉花打頂機于2014年開始研制，去年，南京農(nóng)機化所的莖稈類收獲機械創(chuàng)新團隊開發(fā)出了第一臺3MD-4型的原型機，并進行了首次試驗，在試驗中，原型機的作業(yè)效率達到了每小時5-6畝，雖然這已遠遠高于人工打頂?shù)淖鳂I(yè)效率，但試驗也暴露出了原型機打頂精度不夠、可靠性不足等問題。

通過對機器不斷地研發(fā)與改進，今年7月，創(chuàng)新團隊攜改進后的3MD-4型棉花打頂機在山東濱州、聊城，河南安陽等多地開展了為期兩周的第二次田間試驗。創(chuàng)新團隊針對不同品種、不同生長狀況的棉花，對棉花打頂機的響應(yīng)速度、切削量及控制算法等部分進行了試驗研究。針對棉花機械打頂、人工打頂及化學打頂?shù)炔煌绞綄γ藁óa(chǎn)量的影響進行了試驗。

“經(jīng)過兩周田間試驗獲得的數(shù)據(jù)來看，目前我們自主研發(fā)的3MD-4型棉花打頂機作業(yè)效率達到了每小時8—10畝，同時打頂精度和機器的可靠性也有了巨大的提升，”石磊說，截至目前，3MD-4型棉花打頂機的打頂高度可控制在20—70mm范圍內(nèi)，打頂合格率達到了85%以上，可適應(yīng)不同品種棉花的打頂作業(yè)，在保證打頂精度與機器可靠性的前提下，機械打頂?shù)淖鳂I(yè)效率已遠遠超過了人工打頂。

棉花打頂機技術(shù)的重大突破

棉花的切割，相較于其他農(nóng)作物更為麻煩，“不是隨便切一刀就行，棉花有一個切割的結(jié)構(gòu)范圍，需要在打頂位置下面的7公分左右進行切割，切太多了會損傷棉花，切得太少又會導致切不掉?！笔谡f。

南京農(nóng)機化所的創(chuàng)新團隊為3MD-4型棉花打頂機安裝了高精度超聲波傳感器與光柵檢測傳感器，同時使用了南京農(nóng)機化所自主研發(fā)的智能控制器，并結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計的快速響應(yīng)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，將這些技術(shù)集中起來，使得3MD-4型棉花打頂機可以利用智能控制探測棉花的高度，機身刀具切割的方向可以移動，并能根據(jù)棉花頭的高度進行仿形。

3MD-4型棉花打頂機的研發(fā)突破了兩個難點：切割和仿形。在切割方面，創(chuàng)新團隊對切割刀具進行了創(chuàng)新，摒棄了過去常用的單刀切割和甩繩切割兩種方式，首次應(yīng)用了雙圓盤刀切削系統(tǒng)。在仿形方面，創(chuàng)新團隊在機器上應(yīng)用了高精度超聲波傳感器與光柵檢測傳感器，同時優(yōu)化了機器的響應(yīng)速度，通過編輯程序，控制算法提升了機器智能系統(tǒng)的完成度，值得一提的是，與現(xiàn)有機械仿形技術(shù)不同的是，現(xiàn)有機械是通過調(diào)整作業(yè)機器的高低來實現(xiàn)仿形作業(yè)，而3MD-4型棉花打頂機是通過直接調(diào)整刀具的高低來實現(xiàn)仿形作業(yè)的。

石磊表示，棉花打頂機的研發(fā)是否成功，主要取決于能否降低機械作業(yè)的漏切率和棉花損傷率，“棉花的產(chǎn)量是最重要的，與人工打頂相比，如果機械打頂結(jié)束后，棉花的產(chǎn)量不低于人工打頂后的棉花產(chǎn)量，那就算是成功了?！?/p>

據(jù)石磊介紹，本周正在山東省濱州市無棣縣進行的第三次田間試驗是根據(jù)7月的試驗結(jié)果進行改進的機型，主要針對棉花打頂機的速度匹配，目的是為了優(yōu)化機器的行駛速度，自動調(diào)節(jié)功能與打頂切削的響應(yīng)速度，這使得駕駛員不再需要非常謹慎地控制作業(yè)中機器的行駛速度，從而簡化作業(yè)操作，進一步提高棉花打頂?shù)臏蚀_性與適應(yīng)性。本次試驗將為3MD-4型棉花打頂機的后續(xù)改進提供關(guān)鍵性的參數(shù)。

科研成果即將落地

據(jù)悉，目前泰州常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備有限公司已經(jīng)與農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所就3MD-4型棉花打頂機達成了合作，泰州常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備有限公司主要負責這款棉花打頂機的制造，“我們會根據(jù)近期的實驗情況進行分析，如果最終結(jié)果顯示機械打頂后棉花產(chǎn)量不比人工打頂棉花產(chǎn)量低的話，今年就會在改進的基礎(chǔ)上小批量生產(chǎn)并投放市場?！笔诒硎?，一項新技術(shù)的研制開發(fā)一般需要3-5年的時間，研究所只是提供最基礎(chǔ)的設(shè)計與技術(shù)原理，如果產(chǎn)品大面積投入市場，還需要想辦法降低成本、完善設(shè)計，“當然，這就需要研究所與企業(yè)聯(lián)合進行了?！?/p>

泰州常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備有限公司的負責人周主任稱，企業(yè)與科研所合作，看重的是先進的技術(shù)，“據(jù)我們了解，目前國內(nèi)還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)棉花機械化打頂?shù)霓r(nóng)業(yè)裝備?！碑斦劦?MD-4型棉花打頂機的市場前景時，周主任說，“全國棉花產(chǎn)區(qū)巨大，新型棉花打頂機的市場需求應(yīng)該也很大，我們對這款機器的市場前景非?？春?！”