林业机械的发展现状及趋势

　　摘要：近年来，林业机械取得了显著地发展，衍生出了各式各样的专业设备，以适应不同的作业环境。本文就我国林业机械的发展现状进行了分析，并对林业机械的发展趋势提出建设性的意见。
　　关键词：林业机械，发展现状，发展趋势，林业机器人，Web3D，虚拟技术
　　林业机械是用于营林(包括造林、育林和护林)、木材切削和林业起重输送的机械。广义的林业机械还包括木材加工机械、人造板机械和林产化工设备等综合利用机械。林业机械大多是在移动情况下进行露天作业，因受自然条件的影响而具有一定的区域性。
　　一、林业机械的分类
　　1. 营林机械
　　营林机械包括种子采集和处理、林地清理、整地育苗、中幼林抚育和林木保护等作业用的机械。其中常用的有采种机、割灌机、挖坑机、筑床机、插条机、植树机等。
　　70年代以后，出现了振动采种机。它的工作装置安装在拖拉机或其他行走或动力机械上，用油马达驱动振动头，产生振落效果而不损伤采种树。采集的球果或种子再经处理机械进行干燥、脱粒、去翅和清选后备用。
　　割灌机是造林和抚育幼林用的机械，一般多用于林地清理、幼林抚育、次生林抚育与间伐、割灌木、割草和伐小径木，是小型轻便的机械。在割灌机上增设一些附属装置和设备后，还可用于收割稻麦、抽水、钻孔、磨锯齿等，实现一机多用。
　　植树机多与拖拉机配套使用。植树机分为连续开沟式、间断开沟式和选择挖坑式三种。连续开沟式和间断开沟式植树机在工作时，开沟器切开、破碎和推移土壤，形成连续(或间断)的栽植沟。苗木按规定的栽植深度和株距被栽入沟内，覆土压实轮随即推拥苗木周围的土壤并压实。
　　2. 木材切削机械
　　木材生产切削机械包括伐木、打枝、造材、剥皮和削片用的机械。例如伐区作业联合机就是用于伐区作业的多工序机器。它运用农业联合收割机的原理，将传统的各个独立工序合并，由2～3台甚至一台机器来完成。应用较多的是由伐木归堆机、打枝造材机和自装集材机组成的三机一套体系。
　　3．林业输送起重机械
　　林业起重输送机械包括选材、集材、装卸、归楞、出河等作业用的机械，主要有机车车辆和森林铁道、林用汽车、拖拉机、绞盘机等。
　　二、 我国林业机械发展历史及现状
　　我国林业机械包括营林机械、森林防火机械、木材采伐运输机械、木材加工机械、家具机械、人造板机械及设备、林产化工机械。改革开放以来，我国林业机械有很大发展。
　　中国为营造热带经济林和东北防护林，开始引进履带拖拉机、植树机、幼林抚育机等营林机械，并引进动力链锯、集材拖拉机和绞盘机等木材生产切削机械和林业起重输送机械。中国林业机械与发达国家相比，还处于弱势地位。为缩小与林业发达国家的差距，80年代中期，在研制树木移植机时,为了保证设计的合理性和先进性，一方面对其关键部件--铲刀机械的入土过程和入土阻力，进行深入地理论分析。同时依据相似理论，利用模型铲进行了大量的模拟试验，获得了计算树木移植机下铲阻力的数学模型，经原型铲验证，其计算精度完全达到了国际上土壤一机器系统力学的通用允差值。90年代前期，中国科学家致力于林木种子介电分选机理的研究、木材削片机连续切削理论的探讨，为林业机械基础理论研究开辟了新的途径。
　　当前，中国林业及木材工业机械市场总的状况是:营林、造林机械需求减少，人工林扶育机械增加，防火及病虫害机械继续需要，但木材采集机械需要下降，木材加工及人造板机械大量增加。现将当前市场需求简要介绍如下：
　　1．营林机械主要的需求是:人工林更新机械，如割灌机、40马力以下的小型集材拖拉机；用于病虫害防治的高扬程喷雾机或喷烟机;风力灭火机和其它灭火机械及检测装置。
　　2．园林机械用于城市园林绿化、宾馆草坪使用的低噪音草坪修剪机、小型油锯以及园艺工具等。
　　3．木材采运机械采伐用高性能油锯、枝丫收集及木片加工机械。
　　三、我国林业机械发展趋势
　　林业机械在林业生产和营林抚育方面、植保等方面应用比较广泛，是林业机械中生产批量最大的一类机械，多以发动机为动力源驱动做高速转动或往复运动的工作部件。因此，对使用者来说，操作林业机械存在许多危险因素，应加强产品的安全。安全始终是排在第一位的，没有安全就没有一切。今后林业机械发展总趋势是:大的方面来讲，环保节能问题己被社会广泛关注，国家也采取相关措施限制非环保产品的生产。可以说市场只选择环保产品，而客户也会拒绝使用非环保产品，同时便携式机械、成套生产线、精加工深度加工等方向也是发展趋势。
　　1.林业机器人
　　林业机器人可以看成是一种特种工业机器人。林业的作业现场受自然环境(坡度、地面障碍、地表条件等)的影响最大，由于人工改善作业环境是根本做不到的，因此林业机器人的研制难度特别大。我国的林业机器人研究开发起步较晚，经过专家几十年的研究开发，林业机器人已经在种苗、移植、果实、灾害防治等方面有所研究。目前已开发成功的有：“林木球果采集机器人”、“新型智能伐根清理机器人”、“旋切智能定心上木机器人”、“弯曲木加工机器人”和“防风固沙草方格栽植机器人”等。从已成功的案例来看，未来机器人技术在林业机械方面还有很大的发展空间，可以从以下几个方面着手：（1）机器人机构学（2）智能控制（3）新机器人（4）小型机器人。
　　2.Web3D虚拟技术在林业中的应用
　　在林业机械设计与制造业方面，由于林业机械设计符合机械设计的一般过程，包括规划设计、方案设计、技术设计、施工设计及改造设计五个阶段，在设计到出样机调试改进，再投入生产的整个周期中，Web3D最早可追溯到VRML(VirtualRealityModelingLanguage，即虚拟现实建模语言)，利用Web3D三维造型技术可以提前看出林业机械产品的外观造型，同时可以造型出用二维工程视图难以表达的复杂曲面和关键部件，从而使设计者更方便对设计的产品进行检验，使得设计过程更加优化。在林业机械销售方面，利用Web3D技术对产品进行设计，产生广告效果，模拟产品的使用方法特点，使得产品的销售及推广更加方便直观。同时Web3D还可以使用在森林景观设计、林业教育培训等方面。
　　
　　
　　参考文献：
　　1.百度百科“林业机械”．
　　2.苏威洲，童仲豪，叶翰鸿．实现网络三维互动—cult3D应用指南[M]．北京：清华大学出版社，2000．
　　3.陈达文《林业机械与木工设备》《我国林业机械的现状及发展》—中国林业机械协会1996年第2期．
　　4.娄茂达，李雯，徐志章．林业机械安全设计[J]．林业劳动安全，1996，(1)．
　　5.陆怀民．林木球果采集机器人设计与试验[J]．农业机械学报，2001，32(6)：52—54，58．
　　6．姜树海．林木机器人的发展现状[D]．东北林业大学学报，2009年第12期．