利用植保无人机进行农田喷洒已成为新型农机应用热点。目前国内农用植保无人机领域的研究正处于快速发展阶段,各企事业单位对农用植保无人机的研究、引进和生产力度正在逐渐加强。通过市场的检验,无人机在植保喷药方面相对于传统人工喷药具有速度快、效率高、安全性较好、喷洒效果好等优点。但植保无人的使用中,也有较多细节问题需要优化与完善,如适用于无人机的喷洒系统关键部件的优化与设计,包括药泵、药箱、喷头等的优化,喷洒助剂研究与喷洒效果评价等方面。

然而无人机喷施作业中受很多因素影响,如风力风向、雨雪大雾、风场等自然因素,和操作人员技术水平、设备挂载安装等人为因素。同时由于目前无人机系统稳定性、安全性和可靠性仍需时间检验,无人机机载实验需要承担很大风险,使得实验开展困难,单次实验人力、财力花费较高,不利于植保无人机喷洒技术的快速发展。因此需要开发一种可以快速在地面测试各种喷洒参数的无人机喷洒模拟系统。本公司设计并开发了一套无人机喷洒模拟系统,可取代无人机机载田间喷洒实验,具有测试成本低,易于推广,拓展性强,自动化程度高,参数覆盖范围广等优点。 采用基于PWM的齿轮泵控制量与实际出水量相关系数为R2=0.9986。该系统稳定可靠,系统精度高,采用激光测距仪对系统水平运动在0.05m/s,0.10m/s,0.15m/s和0.20m/s,垂直运动在0.05 m/s, 0.10 m/s, 0.15 m/s进行测量,系统控制精度高,控制参数与实际行程相关度均为R2=1,水平与竖直重复精度优于2mm,为无人机喷洒理论测试提供了良好的平台,其水平方向重复误差为2mm。采用震动测试仪对系统在0.05m/s,0.10m/s和0.15m/s运行速度下进行测试,通过分析震动晃动数据,在不同运动速度下系统震动均不超过2g,其中X向和Y向在运行中存在较为稳定的0.4~0.5g的加速度,可知系统运行稳定。该系统对无人机喷洒过程中的风力、流量、移动速度进行在线远程控制,采用CAN总线作为远端与控制台的通讯手段,具有较高的实时性,并且实现了喷洒状态的实时回传和显示。本系统开发了伺服电机控制器以及远端喷洒控制器、喷洒组件、上位机软件,实现了室内喷洒系统自动化集成,为系统化研究无人机喷洒过程中各项参数对最终喷洒效果的影响提供了有力支撑,从而加快喷洒技术的更迭,推进植保无人机技术进步。该测试系统也可以对一些有潜力应用在植保无人机上的技术提供测试,由于目前无人机技术的限制,一些技术如恒压雾化技术、变量喷洒技术、静电喷洒等喷洒雾化技术由于重量大、结构复杂、对无人机电磁场有影响等种种原因,暂时无法应用在无人机上,然而以上技术在地面喷洒机械上取得很好的效果,未来随着无人机技术的发展也有机会应用在植保无人机上。对未来可能应用在无人机上的技术进行先验性研究成为未来研究的一个方向,因此本系统有着较好的应用价值和意义。