多旋翼农业植保机的设计.docx

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多旋翼农业植保机的设计

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吴伟涛

摘要由于多旋翼植保机具有垂直起降、操作方便、機动灵活等特点，被广泛应用到多个领域，在农业生产中已被应用到实地勘察、航拍、气象监控、农药喷洒等方面。通过对多旋翼农业植保飞行器结构和关键技术的分析与设计，通过对机身关键参数计算、飞行姿态设计与实践、电气控制结构设计的研究，设计了一种基于大疆飞控为核心控制单元，碳纤维机身，性价比高、制作方便的六旋翼无人农业植保机。

关键词多旋翼;植保机;结构;大疆飞控

S220.2A0517-6611（2020）04-0210-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.04.061

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

DesignofaPlantProtectionAircraft

WUWei-tao

（LiaoningEquipmentManufacturingTechnicalCollege，Shenyang，Liaoning110000）

AbstractBecausethemulti-rotorplantcanverticaltakeoffandlanding，anditissimple，goodflexibility，theprotectionaircrafthasbeenappliedinmanyfields，includingfieldsurvey，aerialphotography，meteorologicalmonitoring，pesticidesprayingandsoon.Throughtheanalysisanddesignofthestructureandkeytechnologyofthemulti-rotoragriculturalplantprotectionaircraft，throughtheresearchofthekeyparameterscalculationofthefuselage，flightattitudedesignandpractice，andelectricalcontrolstructuredesign，theauthordesignedasix-rotoragriculturalplantprotectionaircraftwithcarbonfiberfuselagebasedontheflightcontrolofDJascontrolunit，cost-effectiveandeasilyproduction.

KeywordsMulti-rotor;Plantprotectionaircrafts;Structure;DJflycontrol

一些欧美发达国家已经将植保机广泛应用到农业领域中。远程遥控农业喷洒植保机具有结构相对简单、体型小、功能强大、低空喷洒作业面积大等特点，且同时能够负重8～10kg的农药，每分钟可完成0.67hm2的作业范围，作业效率是传统人工的40倍[1]。操控人员通过地面遥控单元及GPS定位系统对其飞行范围进行控制，其旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，作业效果好，同时远距离操控施药，在大大提高了农药喷洒的安全性的同时，能够避免人与农药等有害物质的直接接触，减少人身伤害。此外，还能通过无人机搭载摄影监控云台，对农业病虫害、自然灾害等进行实时监控[2]。我国有1.218亿hm2的基本农田，农业植保任务非常巨大[3]。在我国，农业无人机的应用范围还没有普及，主要是因为目前植保无人机价格昂贵、维修成本高，这些因素制约着无人植保机技术的推广应用。因此，研发一种性价比高、结构简单、制作便捷、维修方便的多旋翼植保无人机，对于其在我国农业上的应用具有极其重要的意义。

1多旋翼植保机的结构设计

笔者设计的多旋翼植保无人机采用六旋翼结构，通过机体挂载喷洒系统实现农药的喷洒功能，整体外观结构如图1所示。无人机机身结构主要包括动力系统（聚合物电池、无刷电机、直流电调、正反桨叶）、飞行器主体（机架、起落架、云台）和控制单元（遥控无线接收单元、GPS、飞行控制单元）。飞挂机载的喷洒系统主要包括药液箱、软水管、高压隔膜泵、压力喷嘴以及电磁控制阀。目前植保无人机喷洒系统主要使用扇形压力喷头、通过高压隔膜泵产生的压力，使药液通过压力喷嘴时，在压力作用下破碎成细小液滴，形成扇形雾粒，同时药液下压力大，穿透性强，产生的药液飘逸量较小，不易因温度高、干旱等蒸发散失。

由于传统的植保无人机结构复杂、体积大、载