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1、農(nóng)業(yè)技術(shù)論文：一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴灑新型裝置 摘要 近年來(lái)，無(wú)人機(jī)在植保領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，農(nóng)業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)無(wú)論是在便利性還是在噴灑效果方面都具有更顯著的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段農(nóng)用無(wú)人機(jī)在田間、地頭飛防作業(yè)時(shí)，存在農(nóng)用無(wú)人機(jī)在加速與減速階段藥液的噴灑存在極大地不均勻性的問(wèn)題，目前無(wú)人機(jī)噴灑系統(tǒng)大多數(shù)采用定量噴灑，噴灑均勻性有待提升，因此本文針對(duì)變量噴灑所涉及到的關(guān)鍵原理和技術(shù)進(jìn)行了細(xì)致的研究。目前的解決方案大部分采用的是在農(nóng)用無(wú)人機(jī)在加速與減速階段將水泵關(guān)閉，最后再完成掃邊。此方案雖然控制了農(nóng)藥給作物帶來(lái)的傷害，但卻加大了時(shí)間成本，降低了作業(yè)效率。為了提高農(nóng)業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴灑系統(tǒng)性能，設(shè)計(jì)噴灑系統(tǒng)的硬件核

2、心嵌入式板，選用了離心噴頭、水泵、流量計(jì)、電子調(diào)速器等部件組成了農(nóng)用無(wú)人機(jī)變量噴灑系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件搭建工作。變量噴灑系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為四個(gè)部分即飛前自檢部分、獲取飛機(jī)速度部分、流量計(jì)采集部分、脈寬調(diào)制部分。針對(duì)不同作物需要不同的噴灑指標(biāo)編寫(xiě)噴灑參數(shù)設(shè)置軟件，解決分檔式農(nóng)用無(wú)人機(jī)手動(dòng)調(diào)節(jié)檔位的問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：變量噴灑；PID 流量控制；農(nóng)用無(wú)人機(jī) 1緒論 1.1 研究背景 隨著社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)農(nóng)村勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了重大的變化，人們對(duì)糧食的需求與農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏的矛盾日益突出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化已經(jīng)成為了迫切需求。我國(guó)糧食作物和商品作物的生長(zhǎng)環(huán)境是復(fù)雜的非平面的高地，種植的方式也差

3、異很大，另外由于氣候原因，農(nóng)作物病蟲(chóng)害反復(fù)頻繁發(fā)生。根據(jù)糧食組織的數(shù)據(jù)，糧食的自然損失率高達(dá) 37%。如果不采取防治措施，中國(guó)水稻年產(chǎn)量將大量減少導(dǎo)致我國(guó)每年大量的經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，受種植系統(tǒng)的改變，中國(guó)經(jīng)濟(jì)全球化的影響，我國(guó)農(nóng)作物病蟲(chóng)害呈現(xiàn)出了新的特點(diǎn)：農(nóng)作物抗藥性增加；病蟲(chóng)害的發(fā)生頻率逐年上升；遷徙性的害蟲(chóng)不斷出現(xiàn)；與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)多豐收，高品質(zhì)，生態(tài)環(huán)保，將綠色可持續(xù)發(fā)展型農(nóng)業(yè)作為我國(guó)農(nóng)業(yè)建設(shè)的目標(biāo)。因此在這些新的情況下，農(nóng)業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)成為了時(shí)代必需品，發(fā)展農(nóng)業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)刻不容緩。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年糧食作物發(fā)生生物災(zāi)害面積達(dá)3.6億hm2，每年損失糧食4000萬(wàn)噸之多。人口我

4、們無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)改變，但病蟲(chóng)害可通過(guò)農(nóng)藥控制。因此，提高單位面積產(chǎn)量，使用農(nóng)藥很有必要，正確的使用農(nóng)藥可控制病蟲(chóng)害，可使糧食增產(chǎn)。 由于我國(guó)人口老齡化的趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不足已經(jīng)逐漸體現(xiàn)出來(lái)。按照國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥施用有助于推進(jìn)植保機(jī)械化，提高農(nóng)藥施用時(shí)間，增強(qiáng)安全性和效率。在農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)農(nóng)藥快速發(fā)展的過(guò)程中，充滿(mǎn)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。無(wú)人機(jī)在農(nóng)藥施用中的應(yīng)用提供了比傳統(tǒng)噴霧作業(yè)更有優(yōu)勢(shì)的優(yōu)勢(shì)，低空飛行高度農(nóng)業(yè)用低劑量農(nóng)藥施用已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施。農(nóng)用無(wú)人機(jī)在水田也得到了應(yīng)用，就像中國(guó)的山地一樣。無(wú)人機(jī)部署的可能性很大，特別是在小型作物田地或者人員或地面植物保護(hù)機(jī)器難以接近的復(fù)雜的地理隔離區(qū)域，體

5、現(xiàn)了無(wú)人機(jī)的價(jià)值。鑒于無(wú)人機(jī)技術(shù)的新穎性和復(fù)雜性，無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)成為當(dāng)務(wù)之急。近年來(lái)農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，國(guó)家在農(nóng)業(yè)上的投入也越來(lái)越大，政府很重視農(nóng)業(yè)的發(fā)展，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、高效農(nóng)業(yè)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)是保證人民生活的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)在近幾年來(lái)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，也越來(lái)越得到農(nóng)民的認(rèn)可。 基于國(guó)情，操作人員大部分是農(nóng)民，小型背負(fù)式手動(dòng)噴霧器居多，而農(nóng)民因缺乏藥械以及施藥技術(shù)知識(shí)的了解，極易造成自身中毒。20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，施藥中毒人數(shù)呈上升趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)部公布2000年因施藥中毒的人數(shù)高達(dá)8萬(wàn)之多。而農(nóng)用無(wú)人機(jī)其遠(yuǎn)距離遙控操作的特點(diǎn)，從根本上避免了作業(yè)人員近距離長(zhǎng)時(shí)間

6、接觸農(nóng)藥，改善了操作者的勞動(dòng)條件。 農(nóng)用無(wú)人機(jī)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在于易于運(yùn)輸和使用，在大型植保機(jī)具難以進(jìn)地作業(yè)而不得不選擇人工作業(yè)或者小型機(jī)械進(jìn)行作業(yè)的小地塊、復(fù)雜地形如丘陵、山地、水田等區(qū)域，農(nóng)用無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)尤其顯著。 現(xiàn)階段農(nóng)用無(wú)人機(jī)在田間、地頭飛防作業(yè)時(shí)，存在著農(nóng)用無(wú)人機(jī)在加速與減速階段藥液的噴灑存在極大地不均勻性的問(wèn)題，目前的解決方案大部分采用的是在農(nóng)用無(wú)人機(jī)在加速與減速階段將水泵關(guān)閉，最后再完成掃邊。此方案雖然控制了農(nóng)藥給作物帶來(lái)的傷害，但卻加大了時(shí)間成本，降低了作業(yè)效率，通過(guò)計(jì)算得知加速階段的用藥是勻速階段的兩倍，不僅浪費(fèi)農(nóng)藥，更對(duì)10m之長(zhǎng)的作物產(chǎn)生傷害，再算上減速階段，加減速次數(shù)，

7、這個(gè)損失將無(wú)法估量?；谖覈?guó)國(guó)情和藥械和施藥技術(shù)的現(xiàn)狀，農(nóng)用無(wú)人機(jī)的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)方面顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，設(shè)計(jì)一種基于農(nóng)用無(wú)人機(jī)離心式噴頭的智能?chē)姙⑾到y(tǒng)迫在眉睫，開(kāi)展農(nóng)用無(wú)人機(jī)的噴頭研究十分重要。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展與研究現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外航空噴灑系統(tǒng)發(fā)展與研究 現(xiàn)狀美國(guó)是世界上航空技術(shù)和農(nóng)業(yè)技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，但主要以有人駕駛固定翼為主。美國(guó)航空施藥的離心噴頭用于低量噴霧，通過(guò)改變噴頭轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)霧滴粒徑大小可控。美國(guó)開(kāi)展離心噴頭研究較早。Forest等，基于Micron公司的轉(zhuǎn)盤(pán)式離心噴嘴，建立能量平衡方程，得出霧滴以wr的速度切向甩出轉(zhuǎn)盤(pán)。Akesson and Yates測(cè)量了轉(zhuǎn)盤(pán)

8、式離心噴嘴在不同轉(zhuǎn)速、不同流量下，霧滴的體積中徑。Gebhardt等，比較了旋轉(zhuǎn)噴嘴和扇形噴嘴的除草效果，采用光學(xué)陣列激光成像探頭測(cè)量霧滴尺寸。 日本是一個(gè)人口多、耕地少的國(guó)家，與我國(guó)情況基本類(lèi)似，日本農(nóng)戶(hù)平均耕地面積較小，地形多山，不適宜有人駕駛固定翼作業(yè)，因此日本自1990年以來(lái)，日本山葉公司推出多種主要用于噴灑農(nóng)藥的無(wú)人機(jī)，其無(wú)人機(jī)在農(nóng)林業(yè)方面的應(yīng)用發(fā)展迅猛。由于種植規(guī)模較小，日本的施藥設(shè)備以采用旋轉(zhuǎn)離心霧化噴頭的小型直升飛機(jī)為主，航空植保作業(yè)操作完善。目前，日本對(duì)主要從以下兩方面進(jìn)行航空噴霧技術(shù)的研究：建立飛機(jī)噴霧的霧滴分布仿真數(shù)學(xué)模型，通過(guò)模型分析霧滴沉降規(guī)律，研究噴施高度、風(fēng)速、

9、不同飛機(jī)參數(shù)不同對(duì)霧滴粒徑及霧滴飄移的影響。另一個(gè)技術(shù)是可控霧滴技術(shù)，操作人員按作業(yè)條件選擇相應(yīng)的噴嘴和噴霧參數(shù)達(dá)到控制霧滴直徑、飄移率等，取得相應(yīng)條件下最佳噴霧效果。 1.2.2 國(guó)內(nèi)航空噴灑系統(tǒng)發(fā)展與研究 中國(guó)農(nóng)用無(wú)人機(jī)起步較晚，但是近十年來(lái)發(fā)展較快。歷史上，中國(guó)載人航空應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代初，當(dāng)時(shí)固定翼是用于執(zhí)行任務(wù)的主要載體。北京科源輕型飛機(jī)有限公司生產(chǎn)的“藍(lán)鷹AD200N”型飛機(jī)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。噴幅寬度為22米到30米，作業(yè)速度110公里/小時(shí)，日常作業(yè)面積667公頃，施藥量為1.50-3.75kg/hm2,防治效果達(dá)到90%以上。 但是我國(guó)農(nóng)業(yè)航空水平仍然落后于發(fā)達(dá)國(guó)

10、家。我國(guó)農(nóng)業(yè)飛機(jī)數(shù)量?jī)H占全球總和的0.13%，我國(guó)航空作業(yè)面積僅占所有耕地面積的1.70%。然而發(fā)達(dá)國(guó)家，航空作業(yè)面積占到了40%-50%。這幾年農(nóng)業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)發(fā)展非常迅速。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)擁有農(nóng)用無(wú)人機(jī)將近200種，在配有5-20L液罐和5-20m噴幅的條件下，工作效率可達(dá)6-10hm2。截至目前，中國(guó)農(nóng)業(yè)航空航天技術(shù)的95％應(yīng)用于農(nóng)作物保護(hù)工作，其余5％應(yīng)用于農(nóng)業(yè)信息采集，航空攝影，輔助育種等。中國(guó)農(nóng)用無(wú)人機(jī)按其結(jié)構(gòu)分為單旋翼無(wú)人機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)，電力系統(tǒng)可分為電機(jī)和柴油兩種類(lèi)型的無(wú)人機(jī)。 無(wú)人機(jī)可以在很大程度上忽視地形對(duì)于植保作業(yè)的影響、代替?zhèn)鹘y(tǒng)植保設(shè)備在這些地區(qū)進(jìn)行質(zhì)保

11、作業(yè)，在便利性、安全性、噴灑效率、節(jié)水節(jié)藥等方面都有更顯著的效果，將成為我國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的主要措施和重要力量。目前我國(guó)多個(gè)地方政府已經(jīng)和國(guó)內(nèi)一些無(wú)人機(jī)廠家達(dá)成合作協(xié)議，進(jìn)行無(wú)人機(jī)植保作業(yè)的試點(diǎn)工作。XAIRCRAFT，DJI等一批知名的無(wú)人機(jī)公司分別在2015年和2016年推出了自己的農(nóng)業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)。 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，噴灑技術(shù)是普惠全國(guó)的核心技術(shù)，我國(guó)一直很重視噴灑技術(shù)的研究。在噴灑領(lǐng)域我國(guó)取得了一系列的研究成果。2003年，金宏智對(duì)噴頭進(jìn)行了研究，通常圓形噴灌機(jī)首跨上的噴頭噴水量很少愈往外跨上的噴頭噴水量愈多，這是圓形噴灌機(jī)的噴灑特點(diǎn)；總之，對(duì)于控制某一噴灌區(qū)域或某一噴頭的噴水量歸納起來(lái)

12、有3種方法：脈沖控制法，階梯控制法和混合法。2005年，韓文霆研究了變量噴頭的參數(shù)之間的理論關(guān)系，利用極限理論和二重積分法推導(dǎo)了變速、流量和噴灑半徑的關(guān)系方程，結(jié)果表明變量噴頭的流量與噴灑的半徑與旋轉(zhuǎn)速度的乘積成正比。 2011年，閆棟針對(duì)目前農(nóng)藥定量噴灑技術(shù)的缺陷，利用單片機(jī)通過(guò)脈寬調(diào)制方式對(duì)蠕動(dòng)泵進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)純藥量精確輸出研發(fā)了一種變量式的噴霧系統(tǒng)；該系統(tǒng)不斷通過(guò)采樣電機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)速對(duì)實(shí)際噴灑藥量進(jìn)行校驗(yàn)控制；用戶(hù)在使用時(shí)只需通過(guò)鍵盤(pán)輸入單位面積噴灑藥量，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)好的算法，得到驅(qū)動(dòng)蠕動(dòng)泵工作的占空比值，便可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。為解決噴頭來(lái)實(shí)現(xiàn)變量噴灑時(shí)壓力的變化而產(chǎn)生的分布不均勻的情

13、況，以均勻性系數(shù)值最大為目標(biāo)，劉俊萍首次建立了變量噴灑全射流噴頭噴灑均勻性的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)。 2012年劉俊萍等人初步建立了變量噴灑噴頭的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別對(duì)全射流噴頭搖臂式噴頭和進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，探索性能指標(biāo)權(quán)重值變化20%對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，說(shuō)明權(quán)重值選取合理，可為今后其它變量噴灑噴頭評(píng)價(jià)提供參考。陳超等人為了提高可變噴嘴的噴灌均勻性，設(shè)計(jì)了一種可調(diào)噴頭的可變噴頭，利用流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變噴頭工作壓力，通過(guò)出口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變噴頭出口，并統(tǒng)一調(diào)整噴嘴出口面積和工作壓力。張濤濤將噴頭的壓力與脈寬調(diào)制和速度通過(guò)公式聯(lián)系起來(lái)，根據(jù)采集到的NDVI和速度信息來(lái)調(diào)整PWM，利用霍爾傳感器獲得拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速，從而保證農(nóng)藥的

14、有效使用。劉大印等人開(kāi)發(fā)了一種農(nóng)藥變量噴灑的控制系統(tǒng)，以往的農(nóng)藥變量噴灑控制系統(tǒng)大部分是利用讀取流量傳感器的值，然后通過(guò)調(diào)節(jié)速度或者水壓來(lái)控制噴頭流量大小，進(jìn)而達(dá)到在噴灑過(guò)程中單位面積的量相等。 2014年，陳超設(shè)計(jì)了一款改變壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)變量噴灑的裝置，而且研究了噴灑時(shí)的水力性能和能耗，方形域噴灑比圓形域噴灑的能耗低30.3%，可為變域噴灑提供一種低能耗的新模式。2014年徐興等人研究了占空比和流量的關(guān)系模型，以關(guān)系模型為指導(dǎo)，分別測(cè)試了0.3、0.4、0.5L/min分檔式流量控制指標(biāo)下的變量噴灑試驗(yàn)效果，得出了噴灑值和目標(biāo)值之間誤差分別為8.66%、4.50%和1.60%。當(dāng)噴灑高度逐漸增

15、加時(shí)，對(duì)于多噴頭的農(nóng)用無(wú)人機(jī)兩個(gè)噴頭之間會(huì)有一定的重噴區(qū)域，其中兩個(gè)噴頭會(huì)有一定的影響，噴射過(guò)程中往往產(chǎn)生沖撞等相互作用，噴頭之間會(huì)相互影響?；诿}寬調(diào)制技術(shù)肖利平設(shè)計(jì)小型無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥變量噴灑系統(tǒng)，改變脈寬調(diào)制波形的占空比來(lái)改變水泵的工作時(shí)長(zhǎng)完成變量噴霧，完成了基于PWM的變量農(nóng)藥噴灑控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。陳裕林對(duì)噴頭的噴霧量和占空比進(jìn)行了研究，最終得出了噴霧量和占空比的關(guān)系式。 1.3 研究目的及意義 噴頭在病蟲(chóng)害防治中發(fā)揮著重要的作用，是施藥系統(tǒng)關(guān)鍵部件之一。航空噴霧對(duì)噴頭的要求更高，優(yōu)良的航空噴頭不僅可以提高霧滴的沉積量和分布均勻性，而且還可以減少霧滴的飄移。現(xiàn)階段農(nóng)用無(wú)人機(jī)在田間、

16、地頭飛防作業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)農(nóng)用無(wú)人機(jī)在加速與減速階段藥液的噴灑存在極大地不均勻性的問(wèn)題，目前的解決方案大部分采用的是在農(nóng)用無(wú)人機(jī)在加速與減速階段將水泵關(guān)閉，最后再完成掃邊。此方案雖然控制了農(nóng)藥給作物帶來(lái)的傷害，但卻加大了時(shí)間成本，降低了作業(yè)效率，通過(guò)計(jì)算得知加速階段的用藥是勻速階段的兩倍，不僅浪費(fèi)農(nóng)藥，更對(duì)10m之長(zhǎng)的作物產(chǎn)生傷害，再算上減速階段，加減速次數(shù)，這個(gè)損失將無(wú)法估量。針對(duì)上述情況，本文設(shè)計(jì)了一種基于農(nóng)用無(wú)人機(jī)離心式噴頭的智能?chē)姙⑾到y(tǒng)，使農(nóng)用無(wú)人機(jī)在加減速階段藥液的噴灑速度能夠有效地隨飛機(jī)速度調(diào)節(jié)從而使藥液噴灑均勻度大大上升，避免了因藥液噴灑不均勻給作物帶來(lái)巨大的傷害，提高了作業(yè)效率。本設(shè)

17、計(jì)主要針對(duì)現(xiàn)有農(nóng)用農(nóng)用無(wú)人機(jī)在加減速階段無(wú)法均勻施藥的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，在農(nóng)用農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴頭自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)之上加入了智能?chē)姙⑾到y(tǒng)，主要針對(duì)離心式噴頭，更好地解決了無(wú)人機(jī)在加減速階段噴灑不均勻的問(wèn)題。本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)在于同時(shí)考慮飛行速度與噴灑藥量的匹配關(guān)系，克服了現(xiàn)有速度與壓力噴頭在低速時(shí)配合不佳的缺陷，主要使用離心噴頭解決飛機(jī)低速飛行與噴量匹配的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，以電動(dòng)四旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)為飛行平臺(tái)，對(duì)其噴灑系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行研究。該研究對(duì)優(yōu)化噴頭結(jié)構(gòu)，為作業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)兩個(gè)噴頭之間的間距及農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥操作規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的制定提供一定的理論依據(jù)。 3.3 無(wú)人機(jī)平臺(tái) 多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)無(wú)論是從穩(wěn)定

18、性上來(lái)說(shuō)，還是容易操作來(lái)說(shuō)都是做農(nóng)業(yè)植保的首選。目前國(guó)內(nèi)農(nóng)用無(wú)人機(jī)基本都是多旋翼的。多旋翼的農(nóng)用無(wú)人機(jī)一般由主機(jī)身、動(dòng)力系統(tǒng)(分為油動(dòng)、電動(dòng)和油電混合動(dòng)力)、飛行控制系統(tǒng)、多個(gè)旋翼支臂、電機(jī)、螺旋槳、起落架和噴灑系統(tǒng)等組成。如圖 3.14 所示。 本次研究的飛行平臺(tái)選用的是杭州瓦屋科技有限公司研發(fā)的 W730S 多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)。 該機(jī)型穩(wěn)定可靠，為二次開(kāi)發(fā)提供了很好的平臺(tái)。W730S 農(nóng)業(yè)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)如下： (1)該機(jī)型穩(wěn)定可靠，碳纖維架構(gòu)，可使用于多次飛行實(shí)驗(yàn)。 (2)電池采用的 16000mAh 大容量電池，為長(zhǎng)久的飛行提供了保障。 (3)藥箱選用的是漏斗形藥箱，這

19、種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以節(jié)約農(nóng)藥，減少浪費(fèi)。 (4)螺旋槳使用的是行業(yè)內(nèi)碳纖維的大葉螺旋槳，這種螺旋槳配合強(qiáng)動(dòng)力無(wú)刷電機(jī)可以提供很大的升力，可以搭載高容量藥箱進(jìn)行噴灑作業(yè)。 (5)噴頭可方便拆卸，自主更換噴頭。 (6)噴頭的位置剛好在扇葉中心的正下方，可以有效的利用風(fēng)場(chǎng)讓霧滴附著在農(nóng)作物正反面。 (7)高精度 GPS 定位系統(tǒng)，配合地面基站，雙重定位。精度高達(dá) 20cm 級(jí)別。 (8)起落架上的海綿墊可以有效的減輕起飛和降落時(shí)的震動(dòng)，為穩(wěn)定的起降提供了保障。 (9)可以搭載噴灑系統(tǒng)空間足夠的大。該機(jī)型的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 3.7 所示。 飛行控制器是飛機(jī)的核心，也是關(guān)鍵的硬件。主要負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)農(nóng)

20、用無(wú)人機(jī)在作業(yè)期間的飛行控制。其中包括飛行姿態(tài)、起飛降落、飛行速度、懸停等功能。W730S 的飛行控制器采用瓦屋科技最新自主研發(fā)的 Phoenix 飛控系統(tǒng)如圖 3.15所示，這款飛行控制器除了采用雙處理器技術(shù)，極大提高了農(nóng)用無(wú)人機(jī)的安全穩(wěn)定性之外，在控制與導(dǎo)航算法上也進(jìn)行了全面優(yōu)化，滿(mǎn)足各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境作業(yè)需求。同時(shí)，支持 RTK 技術(shù)，讓飛機(jī)的飛行更加精準(zhǔn)，最大限度避免了漏噴和重噴。 結(jié)束語(yǔ) 中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)方式還未普及，再加之勞動(dòng)力的缺乏，給無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用與推廣帶來(lái)了前所未有的機(jī)會(huì)。多軸無(wú)人機(jī)因其智能化程度高，飛行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單，在噴灑農(nóng)藥方面，受到人們

21、的廣泛喜愛(ài)。由于其動(dòng)力的限制，使用鏗電作為動(dòng)力電池，所以續(xù)航時(shí)間有限(巧~20min)。希望能找到一種混合動(dòng)力來(lái)替代純電動(dòng)動(dòng)力，來(lái)突破續(xù)航時(shí)間的限制。 本人主要從事噴灑系統(tǒng)的研究工作，從國(guó)外調(diào)研開(kāi)始，調(diào)查了美國(guó)日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)用無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀。為了實(shí)現(xiàn)研究目的，完成了嵌入式板的硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了嚴(yán)格的選型。分析相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，理論分析，方案設(shè)計(jì)。最后實(shí)現(xiàn)了均勻性噴灑功能。主要工作有：深入了解了農(nóng)用無(wú)人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及我國(guó)對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的需求，引出了本文的研究背景與意義。對(duì)霧滴分類(lèi)和噴灑效果的理論作了分析。對(duì)于本研究使用的噴灑硬件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)嵌

22、入式板的結(jié)構(gòu)、接口、電子電路進(jìn)行了研發(fā)設(shè)計(jì)，針對(duì)關(guān)鍵性的器件進(jìn)行了選型。飛機(jī)平臺(tái)、飛行控制器、噴頭、水泵、流量計(jì)、電子調(diào)速器等對(duì)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的噴灑性能都起到很大的影響，他們的設(shè)備型號(hào)和參數(shù)是考量的重要指標(biāo)。完成了噴灑系統(tǒng)相關(guān)的硬件設(shè)計(jì)，并搭建好了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 本文對(duì)如何實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)噴灑系統(tǒng)進(jìn)行了研究，主要工作集中于噴灑速度與流量的關(guān)系。雖然取得一定成果，但是是由于時(shí)間等原因，本課題尚存在一些不足，希望之后可以更深入的研究。 ? 致謝 我的畢業(yè)論文的完成，不僅僅是我個(gè)人的努力和付出，也凝聚了許多人的辛勤付出，首先我要向幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)表示衷心的感謝。 在這次畢業(yè)論文構(gòu)思過(guò)程中

23、，很多人都對(duì)我予以了幫助，他們給了我很多研究的思路、方法，同時(shí)對(duì)我的研究中不正確的地方進(jìn)行了指導(dǎo)和糾正，最要感謝的人是我論文指導(dǎo)老師，他從我論文開(kāi)題到后續(xù)研究，都給了我很大的啟發(fā)和指導(dǎo)，論文初步完成時(shí)他又指出了許多不合理的地方，就連非常細(xì)微之處，老師都細(xì)心的為我講解，才使得我的論文更加完善。從論文選題到最終定稿，老師都給予了悉心的指導(dǎo)，不厭其煩的對(duì)論文逐字逐句地提出了極為中肯的修改意見(jiàn)，傾注了無(wú)數(shù)的心血，因此，我要感謝的老師。 此外，我還要感謝在一起度過(guò)愉快時(shí)光的，在一起學(xué)習(xí)在一起成長(zhǎng)，在一起討論問(wèn)題的同學(xué)們，正是由于你們的陪伴和幫助，我才得以克服了一個(gè)又一個(gè)難題，解除疑惑，直至本文的順利完

24、成，使我獲益匪淺。 再者，我要感謝四年來(lái)一直陪伴我成長(zhǎng)的同學(xué)們，感謝他們的幫助、鼓勵(lì)與支持，使我學(xué)習(xí)到了許多我原本沒(méi)有的優(yōu)秀品質(zhì)，感謝同學(xué)們，也感恩我們的相遇。 最后，我要感謝給予我生命和寶貴的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)的父母，讓我有機(jī)會(huì)接觸到科研，有機(jī)會(huì)用知識(shí)改變命運(yùn)。再次對(duì)關(guān)心、幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝。致以最誠(chéng)摯的祝福，愿大家前程似錦！也祝自己可以描繪出更加絢麗多彩的人生畫(huà)卷。 參考文獻(xiàn) [1]楊晶晶,宋丹雪.關(guān)于智能植保(果樹(shù))無(wú)人機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究[J].電子產(chǎn)品世界,2019(12). [2]蔡銀杰,孫娟,丁曉輝,等.我國(guó)農(nóng)用無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)化市場(chǎng)十日訊,2

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