植保无人机组装应用实践研究

 植保无人机组装应用实践研究

刘文彦

陕西省咸阳市秦都区农业机械化技术推广中心  712000

摘　要：随着我国农业科技水平的不断提高，高科技农机设备在农业生产中的应用日益普及，对农用植保无人机的研究也日益深入，很多科研人员对植保无人机的研究工作有很好的借鉴作用，为今后植保无人机的推广和发展提供了参考依据，并对其在实际中的应用与发展进行了研究，为植保无人机的推广和应用提供了一定的参考。

关键词：植保无人机；组装应用；实践研究

植保无人机是一种包括飞行平台和喷洒系统在内的农业和林业生产的无人飞行器。采用人工远程控制和自动控制的方式，实现了农药喷洒、叶面肥喷洒、授粉等农业作业。近几年，植保无人机技术的发展和成熟使其在我国的农业、林业和植保中得到了广泛的应用。植保无人机相对于传统的植保方式具有精度高、效率高、环境友好、智能、操作简便等优点。目前，市场上的农用植保无人机以产品为主，本论文对四旋翼无人机的装配进行了初步的调试和安装，实际使用情况与实际使用结果相吻合。

1植保无人机结构

1.1飞行器

植保无人机采用了工业级的飞行控制，使机体结构更为紧凑，采用模块化的原理，便于快速的更换零件；可根据客户的不同需要，提供多种运行方式；配置 DBF成像雷达，实现地形跟踪，自主绕障；另外，该飞机还具备操作恢复、数据保护、无药报警、返航、低电量保护等功能[1]。

1.2 DBF成像雷达

新型 DBF成像雷达，对周围的光线和灰尘都没有任何影响。在工作条件允许的前提下，可以对前方、后方、下方的作物进行预测，从而保证在操作过程中，飞机与作物的相对高度保持一致，从而保证了药剂的均匀喷洒。同时，该系统还能探测到30m外的障碍物，并能有效地规避障碍物，确保了操作的安全。该系统采用了数字波束综合技术，可以实现点云的立体图像。在航路运行和A-B点运行方式下，可以对复杂情况进行有效的识别，并能达到自动绕障的目的。另外，在飞机着陆时，雷达模块会根据飞机与地面的高度，对飞机的下降速度进行控制，从而达到安全着陆的目的。

1.3无药报警

如果工作箱内没有药物， APP会显示有关的信息，并在空中盘旋，并自动关掉喷嘴。

1.4智能返航

植保无人机提供了两种返回方法：智能返回和失控返回。智能返航可以按下遥控上的返回按钮，返回的方式与失控返回相同，不同的是，使用者可以通过遥控操作来操纵飞机的速度和高度来规避障碍。

1.5遥控装置

该遥控器可同时控制多台机器，提高个人工作的效率，适用于大范围的工作。

1.6高压喷头

通过高压喷雾头所产生的喷雾液能很好地吸附在作物叶片上，从而极大地提高了药剂的利用率。采用离心机的工作原理，使药液通过喷盘快速抛出，从而形成微m级的喷雾粒子；改进后的推进器下压风场能有效地降低液体的飘移，改善喷雾均匀度和着药率。通过对喷头、水泵的旋转速度进行调节，可以方便地调节喷雾粒径和喷雾速度，从而达到精确农业生产的需要。

2无人机组装与测试

在确保无虚焊、焊点美观的条件下，将电调与电源组件的电源线与分电板进行焊接，然后使用万用表对焊点进行测量，以避免出现电路故障；在装配机架、电池架和支架时，要用螺钉将其紧固。

将电动机架安装在无人驾驶手臂的一端上。安装好电动机后，将电动机与电调连接，若电动机转动的方向与预定方向相反，应互换电调中的任何两条导线。将两面胶水粘在四个角落，然后将它们固定在飞行控制板上。接收器安装在飞行控制的一边， GPS在飞行控制的另一端。在初步装配完毕后，完成外挂式植保机械的装配。

无人机应用软件的标定，主要有飞行控制标定、 GPS罗盘标定、加速器标定/罗盘标定、无人机遥控器标定等。上述软件的标定目标是为了让各试验设备在装配后可以协同工作。可以通过以下方法对遥控进行标定：在遥控上按下按钮，按顺序（下、下、上、上、上、下），将摇杆归中，开启软件中的安装固件，选择遥控进行标定，然后在软件中选择“稳定”、“自稳”、“定高”、“定点”四种模式。完成整个无人机的试飞。

3无人机使用训练

3.1飞行模拟器仿真训练

无人机在执行任务时存在着一定的危险性，新手如果不经过引导就进行操作，很容易导致设备的损伤和安全问题。为了降低这种现象，可以通过对飞机模型进行训练，使其能够在各种风速条件下，对飞机的姿态进行精确的控制。通过使用仿真器进行练习，可以让新手掌握操纵杆的使用，并能熟练地操纵无人机的飞行姿态，并对其进行正确的定向训练，为今后的安全飞行做好准备[2]。

3.2利用无人机进行飞行训练

通过飞行仿真训练器，可以方便地进行无人机的平稳起降，也可以在不同的环境下，进行不同的飞行模拟训练。真机在进行飞行训练时，要应付各种条件和空间条件的制约，具有一定难度和复杂度，在模拟机上进行培训后，再进行实战训练，效果会更好。

4无人机组装训练效果分析

4.1加强实际操作技能的培养

用户在设计无人机的机型、机翼、机电、控制、外部设备等方面，运用提问、讨论、最终解决问题。用户还要做好无人机装配所需要的材料、设计装配的程序、设备的调试、最终的装配。在装配式训练中，使用者的实际操作能力大幅提升，同时也让使用者对飞行器的结构和功能有了更深刻的认识，并在实际操作中获得了一定的提升。

4.2熟练操纵无人驾驶技术

要对无人机的装配进行调试，就必须要掌握无人机的飞行原理、空气动力学、无人机的飞行规则。用户需要对有关无人机的知识有足够的认识，以便解决在飞行试验中遇到的问题。在测试期间，会先进行飞行模拟器的培训，然后是真正的驾驶无人机，再到最终的驾驶，最终完成飞行的操作，让使用者对无人机的驾驶技术有了更多的了解。

5植保无人机的应用

将植保无人机装配应用于科研工作，可有效地提升用户的创新创业能力。目前，无人机的使用范围很广，如管道巡逻﹑森林火灾﹑航空摄影﹑农业植保﹑公共安全﹑紧急救援﹑后勤保障等。在使用植保无人机进行植保工作时，可以实现低空、低剂量的农药喷洒，并能有效地进行农药的喷洒，相比于手工喷洒，可以大大增加工作区域和工作效率。通过对无人机的操作，可以有效地减少和缩短农民接触杀虫剂的时间，保证农民的身体健康。而且在使用的时候，由于地势的变化，以及地形的变化，都不会对无人机的工作造成太大的影响，只要将无人机的飞行高度和距离限制在一定的范围之内，那么无人机就可以根据预定的航线进行喷洒，这样既能提高工作效率，又能减少工作量。

此外，无人机还可以用于森林防火培训，利用虚拟模拟系统的地形生成功能，通过软件构建森林环境，规划巡逻路线，实现对森林的自动巡视，并将监控图像和影像反馈给地面，从而达到森林防火巡查的目的。在仿真训练中，用户需要完成建模、路径规划、数据处理等工作[3]。

结语

随着农业现代化的加快，新型农业经营主体的快速发展，劳动力短缺，劳动力成本急剧上升。对高效率、广泛应用的航空植保设备的需求日益增长。随着 AI、高效电池、低容积喷洒等技术在植保无人机上的应用，将进一步提高其使用效率，减少人类参与程度。基于大数据和云存储技术的植保无人机专家系统可以为广大农户在农业生产中的应用和减量施用提供重要的技术支持。

参考文献

[1]冯浩,武靖韬,史睿哲,马良,李爱萍,王福成.植保无人机组装应用实践研究[J].农机使用与维修,2022(7):124-127.

[2]刘文华.植保无人机技术原理在农业植保工作中的推广应用[J].农业工程技术,2022,42(3):36-37.

[3]王丹丹,杜雪,李宏杰.基于植保无人机近地面施药技术的研究[J].南方农机,2022,53(13):7-1125.