孫文政

【摘 要】近年來，林業(yè)機械取得了顯著地發(fā)展，衍生出了各式各樣的專業(yè)設(shè)備，以適應(yīng)不同的作業(yè)環(huán)境。本文就我國林業(yè)機械的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，并對林業(yè)機械的發(fā)展趨勢提出建設(shè)性的意見。

【關(guān)鍵詞】林業(yè)機械；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢；林業(yè)機器人；Web3D；虛擬技術(shù)

林業(yè)機械是用于營林（包括造林、育林和護林）、木材切削和林業(yè)起重輸送的機械。廣義的林業(yè)機械還包括木材加工機械、人造板機械和林產(chǎn)化工設(shè)備等綜合利用機械。林業(yè)機械大多是在移動情況下進行露天作業(yè)，因受自然條件的影響而具有一定的區(qū)域性。

1.林業(yè)機械的分類

1.1營林機械

機械包括種子采集和處理、林地清理、整地育苗、中幼林撫育和林木保護等作業(yè)用的機械。其中常用的有采種機、割灌機、挖坑機、筑床機、插條機、植樹機等。

70年代以后，出現(xiàn)了振動采種機。它的工作裝置安裝在拖拉機或其他行走或動力機械上，用油馬達驅(qū)動振動頭，產(chǎn)生振落效果而不損傷采種樹。采集的球果或種子再經(jīng)處理機械進行干燥、脫粒、去翅和清選后備用。

灌機是造林和撫育幼林用的機械，一般多用于林地清理、幼林撫育、次生林撫育與間伐、割灌木、割草和伐小徑木，是小型輕便的機械。在割灌機上增設(shè)一些附屬裝置和設(shè)備后，還可用于收割稻麥、抽水、鉆孔、磨鋸齒等，實現(xiàn)一機多用。

植樹機多與拖拉機配套使用。植樹機分為連續(xù)開溝式、間斷開溝式和選擇挖坑式三種。連續(xù)開溝式和間斷開溝式植樹機在工作時，開溝器切開、破碎和推移土壤，形成連續(xù)（或間斷）的栽植溝。苗木按規(guī)定的栽植深度和株距被栽入溝內(nèi)，覆土壓實輪隨即推擁苗木周圍的土壤并壓實。

1.2木材切削機械

木材生產(chǎn)切削機械包括伐木、打枝、造材、剝皮和削片用的機械。例如伐區(qū)作業(yè)聯(lián)合機就是用于伐區(qū)作業(yè)的多工序機器。它運用農(nóng)業(yè)聯(lián)合收割機的原理，將傳統(tǒng)的各個獨立工序合并，由2～3臺甚至一臺機器來完成。應(yīng)用較多的是由伐木歸堆機、打枝造材機和自裝集材機組成的三機一套體系。

2.林業(yè)輸送起重機械

林業(yè)起重輸送機械包括選材、集材、裝卸、歸楞、出河等作業(yè)用的機械，主要有機車車輛和森林鐵道、林用汽車、拖拉機、絞盤機等。

我國林業(yè)機械發(fā)展歷史及現(xiàn)狀。

我國林業(yè)機械包括營林機械、森林防火機械、木材采伐運輸機械、木材加工機械、家具機械、人造板機械及設(shè)備、林產(chǎn)化工機械。改革開放以來，我國林業(yè)機械有很大發(fā)展。

中國為營造熱帶經(jīng)濟林和東北防護林，開始引進履帶拖拉機、植樹機、幼林撫育機等營林機械，并引進動力鏈鋸、集材拖拉機和絞盤機等木材生產(chǎn)切削機械和林業(yè)起重輸送機械。中國林業(yè)機械與發(fā)達國家相比，還處于弱勢地位。為縮小與林業(yè)發(fā)達國家的差距，80年代中期，在研制樹木移植機時，為了保證設(shè)計的合理性和先進性，一方面對其關(guān)鍵部件—鏟刀機械的入土過程和入土阻力，進行深入地理論分析。同時依據(jù)相似理論，利用模型鏟進行了大量的模擬試驗，獲得了計算樹木移植機下鏟阻力的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)原型鏟驗證，其計算精度完全達到了國際上土壤一機器系統(tǒng)力學(xué)的通用允差值。90年代前期，中國科學(xué)家致力于林木種子介電分選機理的研究、木材削片機連續(xù)切削理論的探討，為林業(yè)機械基礎(chǔ)理論研究開辟了新的途徑。

當(dāng)前，中國林業(yè)及木材工業(yè)機械市場總的狀況是：營林、造林機械需求減少，人工林扶育機械增加，防火及病蟲害機械繼續(xù)需要，但木材采集機械需要下降，木材加工及人造板機械大量增加?，F(xiàn)將當(dāng)前市場需求簡要介紹如下：

（1）營林機械主要的需求是：人工林更新機械，如割灌機、40馬力以下的小型集材拖拉機；用于病蟲害防治的高揚程噴霧機或噴煙機；風(fēng)力滅火機和其它滅火機械及檢測裝置。

（2）園林機械用于城市園林綠化、賓館草坪使用的低噪音草坪修剪機、小型油鋸以及園藝工具等。

（3）木材采運機械采伐用高性能油鋸、枝丫收集及木片加工機械。

3.我國林業(yè)機械發(fā)展趨勢

林業(yè)機械在林業(yè)生產(chǎn)和營林撫育方面、植保等方面應(yīng)用比較廣泛，是林業(yè)機械中生產(chǎn)批量最大的一類機械，多以發(fā)動機為動力源驅(qū)動做高速轉(zhuǎn)動或往復(fù)運動的工作部件。因此，對使用者來說， 操作林業(yè)機械存在許多危險因素， 應(yīng)加強產(chǎn)品的安全。安全始終是排在第一位的，沒有安全就沒有一切。今后林業(yè)機械發(fā)展總趨勢是： 大的方面來講，環(huán)保節(jié)能問題己被社會廣泛關(guān)注，國家也采取相關(guān)措施限制非環(huán)保產(chǎn)品的生產(chǎn)?？梢哉f市場只選擇環(huán)保產(chǎn)品，而客戶也會拒絕使用非環(huán)保產(chǎn)品，同時便攜式機械、成套生產(chǎn)線、精加工深度加工等方向也是發(fā)展趨勢。

3.1林業(yè)機器人

林業(yè)機器人可以看成是一種特種工業(yè)機器人。林業(yè)的作業(yè)現(xiàn)場受自然環(huán)境（ 坡度、地面障礙、 地表條件等）的影響最大，由于人工改善作業(yè)環(huán)境是根本做不到的，因此林業(yè)機器人的研制難度特別大。我國的林業(yè)機器人研究開發(fā)起步較晚，經(jīng)過專家?guī)资甑难芯块_發(fā)，林業(yè)機器人已經(jīng)在種苗、移植、果實、災(zāi)害防治等方面有所研究。目前已開發(fā)成功的有：“林木球果采集機器人”、“新型智能伐根清理機器人”、“旋切智能定心上木機器人”、“彎曲木加工機器人”和“防風(fēng)固沙草方格栽植機器人”等。從已成功的案例來看， 未來機器人技術(shù)在林業(yè)機械方面還有很大的發(fā)展空間，可以從以下幾個方面著手：（1）機器人機構(gòu)學(xué)（2）智能控制 （3）新機器人（4）小型機器人。

3.2 Web3D虛擬技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用

在林業(yè)機械設(shè)計與制造業(yè)方面，由于林業(yè)機械設(shè)計符合機械設(shè)計的一般過程，包括規(guī)劃設(shè)計、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計及改造設(shè)計五個階段，在設(shè)計到出樣機調(diào)試改進，再投入生產(chǎn)的整個周期中， Web3D最早可追溯到VRML（Virtual RealityModeling Language，即虛擬現(xiàn)實建模語言），利用Web3D三維造型技術(shù)可以提前看出林業(yè)機械產(chǎn)品的外觀造型，同時可以造型出用二維工程視圖難以表達的復(fù)雜曲面和關(guān)鍵部件，從而使設(shè)計者更方便對設(shè)計的產(chǎn)品進行檢驗，使得設(shè)計過程更加優(yōu)化。在林業(yè)機械銷售方面，利用Web3D技術(shù)對產(chǎn)品進行設(shè)計，產(chǎn)生廣告效果，模擬產(chǎn)品的使用方法特點，使得產(chǎn)品的銷售及推廣更加方便直觀。同時Web3D還可以使用在森林景觀設(shè)計、林業(yè)教育培訓(xùn)等方面。 [科]

【參考文獻】

[1]百度百科“林業(yè)機械”.

[2]蘇威洲，童仲豪，葉翰鴻.實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)三維互動cult3D應(yīng)用指南[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[3]陳達文.林業(yè)機械與木工設(shè)備.我國林業(yè)機械的現(xiàn)狀及發(fā)展.中國林業(yè)機械協(xié)會，1996（2）.

[4]婁茂達，李雯，徐志章.林業(yè)機械安全設(shè)計[J].林業(yè)勞動安全，1996，（1）.

[5]陸懷民.林木球果采集機器人設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2001，32（6）：52-54，58.

[6]姜樹海.林木機器人的發(fā)展現(xiàn)狀[D].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009（12）.