【摘 要】
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精准农业、绿色生态是关系国计民生的根本性问题,在此背景下大力发展“低量+农业+绿色”的农业生产研究已是国情所需。缺乏智能化的喷雾机械和设备已成为制约我国农业领域发展的关键所在。为推动智能化施药机械的发展,顺应国家绿色发展的需要。本文设计了一款喷雾高度可调的小型植保喷雾机器人,能够实现低量、精准地进行大棚等农业设施场景的施药作业。以下为主要研究工作:（1）设计了对机器人的底盘结构。根据喷雾机器人的任
【基金项目】
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安徽省高校协同创新项目:麦玉作物生产关键环节智能装备技术设计与产品研发（NO:GXXT-2019-036）；
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精准农业、绿色生态是关系国计民生的根本性问题,在此背景下大力发展“低量+农业+绿色”的农业生产研究已是国情所需。缺乏智能化的喷雾机械和设备已成为制约我国农业领域发展的关键所在。为推动智能化施药机械的发展,顺应国家绿色发展的需要。本文设计了一款喷雾高度可调的小型植保喷雾机器人,能够实现低量、精准地进行大棚等农业设施场景的施药作业。以下为主要研究工作:（1）设计了对机器人的底盘结构。根据喷雾机器人的任务要求,确定了四轮两驱、链传动、差速转向的行走机构。并对电机、链条、车架材料、喷药架架体等关键部件的尺寸和型号进行了设计和选取。建立了整车的三维模型,并把模型导入Abaqus软件和Aadms软件,分别对该机器人进行车架受力分析和整车的运动学仿真分析。结果验证:该机器人车架所能承受的最大重力为2700N,远大于机器人所需要承受的喷雾系统静应力。且设计的底盘能在30°的斜坡上稳定地通过,机器人具有60%的爬坡能力。（2）完成了低量喷雾系统的设计,并通过室内试验证明其合理性。选定气助喷嘴设计喷雾系统,并在液压喷嘴作为对照的基础上开展了喷雾系统的室内试验。试验结果表明:在雾滴粒径试验中,气助喷嘴的分布跨度比液压喷嘴降低27.8%。在均匀性试验中,气助喷嘴与XR8001喷嘴的RS值都为6.8%,比其他液压喷嘴均匀性提高了18%。在沉积覆盖率试验中,气助喷嘴比各液压喷嘴XR8001、HCC8001、TR8001、KZ8004的下层覆盖率分别提高了0.8倍、1.53倍、0.47倍、0.95倍。（3）进行了控制系统的设计,并采用测试验证了其有效性。根据机器人的控制需求,设计了电机驱动模块、遥控手柄控制模块、继电器控制模块的硬件电路与软件程序。并在软硬件设计完成的基础上,进行了车速和继电器的性能测试。结果确定了该机器人的最大行驶速度为5.04km/h,喷雾系统的施药时间可以控制。（4）搭建试验平台,并在非结构化路面进行了整车模拟试验。在试验平台搭建稳定的基础上,用手柄控制机器人在非结构化路面开展沉积覆盖率试验,并通过北斗传输的报文实时记录机器人的行驶轨迹。结果验证该机器人可实现在行距为60cm的非结构化路面上顺利地转弯。且喷雾系统的作业面积比传统的液压喷嘴提高了29.4%,作业沉积效率提高了23.55%,雾滴损失量减少了92.14ml。雾滴有效利用率得到显著提高,植保喷雾机器人的设计满足预期要求。
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