棉花打頂機帥氣登場，藍海市場潛力巨大

資料圖

連日來，由農業(yè)部南京農業(yè)機械化研究所自行設計研發(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，經多次改進，至今已經是第三次開展試驗測試了。根據目前的研發(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，打頂合格率達到85%以上，作業(yè)效率為每小時8—10畝。

目前，棉花生產全程機械化的技術中，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、急需攻克的技術難題。棉花打頂是在棉花生產過程中去除棉花頂端、促進棉株結鈴結桃、實現(xiàn)棉花豐產的關鍵環(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切割，第二種方法為甩繩切割，即利用一根高速旋轉的繩子進行切割，“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

據石磊介紹，3MD-4型棉花打頂機于2014年開始研制，去年，南京農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量的影響進行了試驗。

“經過兩周田間試驗獲得的數(shù)據來看，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，打頂合格率達到了85%以上，可適應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。

棉花打頂機技術的重大突破

棉花的切割，相較于其他農作物更為麻煩，“不是隨便切一刀就行，棉花有一個切割的結構范圍，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，同時使用了南京農機化所自主研發(fā)的智能控制器，并結合創(chuàng)新設計的快速響應伺服驅動系統(tǒng)，將這些技術集中起來，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)有機械仿形技術不同的是，現(xiàn)有機械是通過調整作業(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，“棉花的產量是最重要的，與人工打頂相比，如果機械打頂結束后，棉花的產量不低于人工打頂后的棉花產量，那就算是成功了?！?/p>

據石磊介紹，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7月的試驗結果進行改進的機型，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，自動調節(jié)功能與打頂切削的響應速度，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_性與適應性。本次試驗將為3MD-4型棉花打頂機的后續(xù)改進提供關鍵性的參數(shù)。

科研成果即將落地

據悉，目前泰州常發(fā)農業(yè)裝備有限公司已經與農業(yè)部南京農業(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，“我們會根據近期的實驗情況進行分析，如果最終結果顯示機械打頂后棉花產量不比人工打頂棉花產量低的話，今年就會在改進的基礎上小批量生產并投放市場?！笔诒硎?，一項新技術的研制開發(fā)一般需要3-5年的時間，研究所只是提供最基礎的設計與技術原理，如果產品大面積投入市場，還需要想辦法降低成本、完善設計，“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，“據我們了解，目前國內還沒有能夠實現(xiàn)棉花機械化打頂?shù)霓r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，“全國棉花產區(qū)巨大，新型棉花打頂機的市場需求應該也很大，我們對這款機器的市場前景非?？春茫　?/p>