一种农用喷洒无人机飞控系统的设计
基于无人机遥感的农药喷洒系统的制作方法
本技术新型涉及无人机智能喷洒技术领域，具体是一种基于无人机遥感的农药喷洒系统，储水箱和储药箱中部设有下端与药水混合箱相连通的搅拌安装腔，搅拌安装腔上端的无人机本体上端面上设有搅拌电机，搅拌棒上端位于搅拌安装腔内，搅拌部位于水药混合箱，储药箱内设有导水管安装孔，导水管安装孔内设有导水管，导水管上端与储水箱出水口相连接，导水管经导水安装孔至水液混合箱，导水管下端设有喷水喷头，导水管上设有导水流量阀，储药箱下端部设有导药管，导药管上设有导药流量阀，导药管下端设有喷药喷头，储水箱和储药箱内分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，具有精确化喷洒效率高、可精确控制药液和水的比例、自动化程度高等优点。
权利要求书1.一种基于无人机遥感的农药喷洒系统，包括无人机本体,无人机本体外侧通过横向连杆固装旋翼电机，每个旋翼电机的上方安装有一个旋翼，无人机本体下端设有固定支架，无人机本体内设有上大下小的漏斗形储液箱，储液箱内设有搅拌单元，搅拌单元包括搅拌电机和搅拌棒，搅拌电机下端设有搅拌棒，搅拌棒下端设有搅拌部，储液箱下端设有圆弧形导水管，储液箱经微型泵7与圆弧形导水管相连，圆弧形导水管下端设有不少于两个分水管，各分水管上端与圆弧形导水管相连，各分水管下端设有喷头，其特征在于储液箱经隔板自上而下分为储水箱、储药箱和水药混合箱，其中，储水箱和储药箱中部设有下端与药水混合箱相连通的搅拌安装腔，搅拌安装腔上端的无人机本体上端面上设有搅拌电机，搅拌棒上端位于搅拌安装腔内，搅拌部位于水药混合箱，储药箱内设有导水管安装孔，导水管安装孔内设有导水管，导水管上端与储水箱出水口相连接，导水管经导水安装孔至水液混合箱，导水管下端设有喷水喷头，导水管上设有导水流量阀，储药箱下端部设有导药管，导药管上设有导药流量阀，导药管下端设有喷药喷头，储水箱和储药箱内分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，无人机上设有GPS、无线通讯模块和PLC控制器， GPS、第一压力传感器、第二压力传感器经输入电路与PLC控制器相连，PLC控制器经输出电路与导药流量阀、导药流量阀、搅拌电机相连接，PLC控制器经无线通讯模块与地面控制终端相连接。
无人机喷洒农药控制系统设计
无人机喷洒农药控制系统设计陈爱国（泰州学院，江苏泰州２２５３００）摘 要：农药喷洒采用无人机技术能减少环境污染、提高喷洒效率。
现对无人机的控制量进行重点设计，使无人机能够精确跟踪无线指令，满足现代农业对农药喷洒的需求。
关键词：多旋翼无人机；农药喷洒；控制系统；设计０ 引言我国是农业大国，其农药喷洒主要由人工完成，这种方式已经严重威胁到工作人员的身心健康，且对农药的利用率低。
无人驾驶飞机ＵＡＶ（ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）是近年来发展比较快、在很多领域都有应用的一种新技术装备，在农业生产中使用多旋翼无人机技术进行农药喷洒作业有独特的优点，比如作业高度低、定点定向喷洒、解放人力、效率高、维修成本低等，特别是旋翼产生的涡流，可以使农药喷雾更好地附着在农作物上，提高农药防治病虫害的效率。
１ 总体设计无人机结构简单、维修方便，其控制系统一般采用模块化设计，总体结构如图１所示。
图１ 系统组成框图多旋翼无人机的结构比较复杂，它需控制６个自由度，需要利用精度高的传感器和精确的姿态数据。
与无人机通讯采用无线方式，主要控制旋翼电机，控制电机的信号一般采用ＰＷＭ波形即可，输出给电子调速器。
２ 硬件设计硬件的选择较为关键，在系统设计时需充分考虑微处理器的数据处理精度和浮点运算能力、传感器型号、各类芯片级联电平的匹配等问题。
比如微处理器采用ＳＴＭ３２Ｆ４２７ＶＩＴ６，集成加速度和三轴陀螺仪的ＭＰＵ６０００芯片，电子罗盘采用ＨＭＣ５８４３芯片，气压传感器采用ＭＳ５６１１芯片。
在无线通讯时，直接采用ＰＰＭ（ＰｕｌｓｅＰｏｓｉｔｉｏｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式对控制系统进行信号的控制，为了更好地控制无人机姿态，还需采用超声波测距模块，用来锁定无人机的高度。
硬件系统结构设计如图２所示，无人机运行时，旋翼电机产生的电流较大，且无人机姿势不断变化，其控制电流随之变化，会产生电磁干扰，造成通讯控制信号出错，特别是超声波测距模块与控制芯片不能直接级联，需要进行电平转换，如图３所示。
植保无人机变量喷雾自动控制系统的设计
植保无人机变量喷雾自动控制系统的设计摘要:先进的航空施药技术有利于实现农作物病虫害的统防统治，提高农业资源利用率，实现精准喷施作业。
采用无人机进行农药喷洒具有运营成本低、作业调度灵活、药液飘移量少、雾滴穿透性强等特点，逐步成为航空植保的重要发展方向。
但无人机运行的稳定性易受气象条件的干扰，影响作业效果。
而无人机喷药控制技术是针对作业过程中受到的外界干扰及作业要求的变化对喷施量做出实时调整的一种精准施药技术。
因此本文针对多旋翼植保无人机的微型隔膜水泵，基于飞思卡尔K60单片机设计了一套可随无人机作业速度实时调控喷雾流量的水泵控制系统，以保证无人机植保精准、高效的施药效果。
关键词：控制系统精量植保无人机中图分类号：0 引言我国关于农作物病虫害的防治依然是以化学农药防治手段为主。
利用无人机进行植保作业是传统人工作业效率的20~30倍，相比地面大型植保机械，其作业成本更低，更加节省农药，作业调度也更加灵活。
但无人机作业极易受到气象条件的干扰，影响机体运行的稳定性从而影响施药效果。
且无人机旋翼产生的下洗气流场在促进作物冠层叶片扰动的同时也造成了大量小体积农药液滴的漂移和蒸发，造成农药的浪费。
无人机植保作业的作业幅宽及药液沉积分布规律也会随着当天的气象条件而变化，这就对无人机运行的线路规划提出难题，若规划不合理，则会严重影响施药的均匀性，造成漏喷和重喷。
因此本文提出一种无人机喷量控制系统，以实现农药的精量、均匀的喷施，提高农药的利用率。
1变量喷雾控制技术国内外研究现状1.1基于GPS、GIS技术的喷量控制方式采用这种控制方式进行作业时，机具根据卫星定位系统（GPS）得出当前作业机具的坐标，并读取出作业处方地图中相应坐标位置的施药量处方，进而对喷雾系统的喷药量进行控制，达到目标施药量，其中GPS精度是保证作业效果的关键。
1.2基于实时传感技术的喷量控制方式这种控制方式主要依赖于各种传感器，来获得农作物病虫草害分布及密度信息。
浅析六旋翼农药喷洒无人机的结构设计
浅析六旋翼农药喷洒无人机的结构设计作者：张恩奋来源：《中国科技博览》2018年第34期[摘要]针对农药喷洒问题，本文设计了一种六旋翼农药喷洒无人机，结合六旋翼农药喷洒无人机构造与原理，对无人机的结构设计问题展开了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。
[关键词]六旋翼无人机；农药喷洒；结构设计中图分类号：U571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0274-01引言：在传统农业生产中，农药喷洒主要采用地面人工喷洒方式，不仅造成农药利用率较低，也容易给人员健康带来威胁。
而采用无人机进行农药喷洒，可以实现高空定点喷洒作业，满足现代农业发展需求。
在这类无人机中，六旋翼无人机拥有飞行灵活、成本低等优势。
因此，还应加强六旋翼农药喷洒无人机的结构设计研究，从而更好的进行农用无人机的推广。
1 六旋翼农药喷洒无人机构造与原理从构造上来看，六旋翼农药喷洒无人机由机体部分、控制部分与动力部分构成，各部分的功能不同，彼此间存在相互作用。
机体部分为机身骨架，可以实现对其他部分的固定和机械连接。
动力部分能够提供电力，包含电动机、电磁等结构，同时也能执行控制命令。
控制部分能够实现对无人机作业的控制，能够为运动部分提供精密的控制指令[1]。
六旋翼无人机包含六个位于同一平面的螺旋桨，各自利用长度不等的轴连接在机架固定板位置，以保证机架上半部分重心与中心重合，确保机身能够承受较大的负载。
所以从整体布局上来看，无人机为圆形对称结构，利用6个对称电机给旋翼提供动力。
在控制系统的集中控制下，各旋翼间的转速和旋转方向能够得到协调，从而共同为机身提供向上升力，并对机身的运动方向进行控制，达到平衡机身的目的。
在飞行过程中，如图1所示，三个电机顺时针旋转，另外三个逆时针旋转，以平衡旋翼给机身的反扭矩。
使电机同时增速旋转，可以使飞机向上运动。
在1、2转速减小，4、5转速增大，3、6转速不变情况下，能使飞行器向前方运动。
无人机飞行控制系统的设计与实现
无人机飞行控制系统的设计与实现随着科技的不断进步，无人机在各个领域得到了广泛的应用，如军事侦察、航拍摄影、环境监测等。
而无人机的飞行控制系统是其核心技术之一，决定着无人机的飞行性能和稳定性。
本文将重点探讨无人机飞行控制系统的设计与实现。
一、无人机飞行控制系统的概述无人机飞行控制系统是指通过计算机软件和硬件设备对无人机进行飞行模式的控制与调节。
它主要由感知、计算、控制和执行四个部分组成。
感知部分负责采集无人机周围环境信息，计算部分负责根据信息进行数据处理和飞行参数计算，控制部分负责控制无人机的姿态和速度，执行部分负责完成对无人机飞行指令的执行。
这四个部分相互协作，共同实现了无人机的飞行控制。
二、无人机飞行控制系统的主要模块1. 传感器模块传感器模块是无人机飞行控制系统的感知部分，包括陀螺仪、加速度计、罗盘等传感器。
陀螺仪用于测量无人机的角速度，加速度计用于测量无人机的加速度，罗盘用于测量无人机的指向。
通过这些传感器的数据采集，无人机可以获取周围环境的信息。
2. 数据处理模块数据处理模块是无人机飞行控制系统的计算部分，负责对传感器采集的数据进行处理和计算。
这个模块通常由嵌入式处理器实现，可以使用滤波算法、运动学模型等对数据进行滤波、分析和计算，得到无人机的飞行参数。
3. 控制算法模块控制算法模块是无人机飞行控制系统的控制部分，根据无人机当前的飞行参数和目标飞行状态，通过控制算法生成控制信号，控制无人机的姿态和速度。
常用的控制算法有PID控制、模糊控制、自适应控制等。
4. 执行器模块执行器模块是无人机飞行控制系统的执行部分，包括电调、电机等设备。
通过控制信号，执行器模块可以调节电调和驱动电机，实现对无人机动力系统的控制。
三、无人机飞行控制系统的实现无人机飞行控制系统的实现主要包括硬件和软件两个方面。
在硬件方面，需要选购合适的传感器和执行器，保证其性能稳定可靠。
传感器的选购需要考虑其采样频率、精度等因素，执行器的选购需要考虑其功率和转速等因素。
基于无人机的智能农业植保与监控系统设计
基于无人机的智能农业植保与监控系统设计随着科技的不断进步与发展，无人机作为一种高效便捷的技术工具，被广泛应用到农业领域。
基于无人机的智能农业植保与监控系统，有效提高了农业生产效益、增加了农业生产的可持续性，成为现代农业发展的重要手段。
本文将从系统设计的角度探讨基于无人机的智能农业植保与监控系统，并介绍其工作原理、主要功能以及关键技术。
基于无人机的智能农业植保与监控系统，是指通过将无人机技术与农业植保技术相结合，实现对农作物生长状况的监测和病虫害防治的自动化处理。
该系统包括无人机、地面控制站以及相关感知与控制设备。
无人机通过搭载各类传感器和设备，能够实时获取农作物的生长状况、病虫害信息等数据，并根据预设的算法进行分析和处理，为农户提供科学决策支持。
同时，无人机还可以执行植保作业，喷洒农药或肥料等，来保护作物的生长和发展。
该系统的工作原理如下：首先，无人机通过搭载高分辨率的多光谱相机和红外传感器等设备，可以对农田进行高精度的成像。
然后，无人机将获取的图像和数据通过无线传输技术传输至地面控制站。
地面控制站利用计算机软件对接收到的数据进行处理和分析，识别农田的植被状况、病虫害情况以及土壤湿度等，生成详细的专业报告。
最后，农户可以通过移动端或者电脑端等设备接收和查看这些报告，从而实现对农田的实时监控和管理。
基于无人机的智能农业植保与监控系统具有多项重要功能。
首先，无人机能够快速、高效地对农田进行巡航，获取大范围内的植被成像数据，实现对农作物生长情况的全面监测。
其次，无人机配备的高分辨率相机和传感器能够捕捉到细微的植被变化，并通过图像处理技术进行分析和识别，提供精确的植物营养状况和病虫害信息。
此外，针对不同的作物和病虫害类型，系统可以根据预设的算法和模型，自动识别并制定相应的防治方案，实现精准的植保作业。
最后，系统还可以记录农田的历史数据，并进行数据分析和挖掘，为农户提供长期的决策支持和优化方案。
在基于无人机的智能农业植保与监控系统设计过程中，关键的技术包括无人机的平台设计、传感器选型与集成、图像处理与模式识别算法以及无线通信技术的应用。
无人机智能农业喷洒项目计划书
无人机智能农业喷洒项目计划书一、项目背景随着科技的不断发展，农业现代化的进程也在加速。
在农业生产中，农药和肥料的精准、高效喷洒一直是一个重要的环节。
传统的人工喷洒方式不仅效率低下，而且存在着农药暴露对人体健康的威胁。
近年来，无人机技术的兴起为农业喷洒带来了新的解决方案。
无人机具有灵活、高效、精准的特点，可以大大提高农业喷洒的作业效率和质量，减少人力成本和农药浪费，同时降低对环境的污染。
二、项目目标本项目旨在开发一款适用于农业喷洒的无人机系统，实现精准、高效、环保的农药和肥料喷洒作业，提高农作物的产量和质量，降低农业生产成本，促进农业可持续发展。
三、项目内容1、无人机平台研发设计一款适合农业喷洒作业的无人机，具备稳定的飞行性能、较大的载重量和较长的续航时间。
选用优质的材料和先进的制造工艺，确保无人机的可靠性和耐用性。
2、喷洒系统设计研发高精度的喷洒设备，能够实现均匀、精准的药液喷洒。
配备流量控制装置，根据不同的农作物和作业需求，调整喷洒量。
3、智能控制系统开发建立无人机的飞行控制系统，实现自主飞行、航线规划和避障功能。
开发与喷洒系统相匹配的智能控制算法，根据农作物的生长情况和地理信息，优化喷洒方案。
4、数据采集与分析安装传感器，采集农作物的生长数据、土壤信息和气象数据等。
通过数据分析，为农业喷洒提供科学依据，实现精准农业。
四、项目实施计划1、第一阶段（时间区间 1）完成无人机平台的设计和原型机制造。
开展喷洒系统的初步研发。
2、第二阶段（时间区间 2）进行无人机的飞行测试和性能优化。
完善喷洒系统，进行实验室和实地喷洒试验。
3、第三阶段（时间区间 3）集成智能控制系统，进行系统联调。
开展大规模的田间试验，收集数据并进行分析。
4、第四阶段（时间区间 4）根据试验结果，对系统进行改进和优化。
准备产品的批量生产和市场推广。
五、项目团队项目负责人：负责人姓名技术团队：无人机设计工程师：工程师姓名 1喷洒系统研发工程师：工程师姓名 2智能控制算法工程师：工程师姓名 3数据分析师：分析师姓名市场团队：市场经理：经理姓名销售代表：代表姓名 1、代表姓名 2六、项目预算1、研发费用：包括人员工资、设备购置、实验费用等，预计X万元。
打药无人机设计原理和设计方案
打药无人机设计原理和设计方案
打药无人机是一种用于农田农作物防治病虫害的无人机设备。
下面是一些打药无人机设计原理和设计方案的要点：
1. 稳定性和机动性：打药无人机需要具备稳定的飞行特性，以便精确投放农药。
同时，它应该具有较高的机动性能，能够适应不同的作业环境和航线要求。
2. 药液喷雾系统：打药无人机需要配备高效的药液喷雾系统，确保药液均匀喷雾到作物上。
这包括喷头设计、药液泵、流量控制系统等。
3. 智能化控制系统：打药无人机的控制系统应该具备智能化能力，能够根据农田的实际情况自动调整喷洒策略和航线规划。
这通常需要搭载传感器、GPS、图像处理等技术。
4. 能源系统：无人机需要配备高效可靠的能源系统，例如电池或燃油发动机，并具备较长的续航能力，以满足连续作业的需求。
5. 防护措施：为了保护周围环境和人员安全，设计中应考虑防护措施，如撞击保护结构、紧急停机装置等。
设计方案常常由无人机结构设计、飞行控制系统设计、喷洒系统设计、动力系统设计等部分组成。
需要根据具体的应用需求和环境条件进行综合考虑和设计。
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控制 方式 。 飞控 系统 硬件 由主控 芯 片、惯 性 测量 模 块 、Ｉ Ｚ８ ６ ３无 线数 传模 块 、Ｍｉ ｃ ｒ ｏ Ｍａ ｇ Ｉ Ｃ模 块 、数模 转 换模 块 、ＧＰ Ｓ
导航 模 块 、Ｐ Ｗ Ｍ 监 测模 块 、ＭＰ Ｘ Ｖ ７ ０ ０ ２ Ｄ Ｐ压力 计模 块 、数 据 采集模 块 、 电源 模块 等 组成 。本 设 计 以油 动无 人 直升机
相 比至少 可 以减 少 １ ０ ％ 的农 药 量 ，有效 的 降低成 本 。 同 时 小 型无 人 直升 机 无需 跑 道 ，机 动性 能 好 ，适 合不 同面 积 大小 的地 块 ，每小 时能 喷洒 ６ ． ６ ７ ｈ ｍ ，平 均每 ６ ６ ７ ｍ 的 总之 ，设 计 农 用无 人 直 升机 飞 控 系 统大 大 降低 了对 洒 的 效率 更 高 ，促进 了无 人 直机农 药 喷 洒技 术 在农 业 上
文 献标 识码 ：Ａ
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ７ ４ ／ ｎ ｙ ｙ ｊ ｓ ２ ０ １ ５ ０ ９ ３ ２ ０ １ ４
Ｉ Ｔ Ｉ
ｌ ２ 】
。
１ 农用无人机简介及其优点
农 用无 人机 由三部分 组成 ：飞行 平 台 、 任务 系统 （ 拍 摄 系统 、喷洒 系统 ）、飞 控 系统 。通 过地 面 遥控 或 Ｇ Ｐ Ｓ 控 制来 完 成任 务 ，可 以检 测作 物 生长 和病虫 害 的情况 、 喷洒 药剂 、种 子和 粉剂 。农 用无人 机分 为 固定翼 无 人机 、 单 轴 无 人机 和 多 轴无 人 机 。按 动力 分 ，分 为 电动 和油 动
为本 文通 讯作 者
药 ，从 而不 会 因为长 时 间接触农 药 造成 身体 中毒 等危 害 。
１ ． ２ 数 字遥 控作 业
农用无人直升机采用的使远距离遥控操控作业 ，带
有 飞控 系统 的无 人 机 操作 简 单 ，飞 行稳 定 ，且 可 实 现低
２ 飞控 系统介绍
． １ 自动 控 制原理 空 作 业 ，一 般 无 人 驾 驶 植 保 飞 机 的 作 业 高 度 为 １～ ２ ０ ２
密度 高 、均 匀 ，防治效 果 比人工 好 。 当无 人直 升 机 飞行
高度 较低 时 其旋 翼 产生 向下 气流 使 药液 雾 滴形 成 气雾 流
无人机 ； 电动机稳定性高 ，易于操控且节能环保 ，油动 能够 渗 透到 茎 叶 背面 和作 物 根 部 ，这是 人 Ｔ 喷洒 很难 做
机动 力强 劲 ，载荷 大 、航 时长 。 随 着科 技 的发 展农 业 技 术发 展 十 分迅 速 ，近年 来 高 到 的 ，药 液 喷洒 均 匀 ，因次 防治 效 果 比较 好 ，同时还 可
为平 台，应 用 开 源地 面站进 行 调试 ，最终 实现 无 人 直升机 自动 增稳 、喷 洒模 式 、速 度控 制 模 式 、 自动 悬停 和 一键 紧急
悬停 等 功能 。
关键 词 ：农 用无人 机 ；飞控 系统 ；喷 洒模 式 ； 自动 悬停
中图 分类号 ：Ｖ ２ １ １ ５ ２
广 泛 的应 用 。
带来了很多方便 ，具体优势如下。
１ ． １ 高效安 全
～ ２ 元 ］ 。 无 人直 升 机 喷 洒 飞行 速度 易于 控 制 ，与农 作 物 的距 成 本仅 为 １
离 最 低保 持 在 一定 的 固定 高度 ，其 喷 洒效 率 比人 Ｔ高 。
在喷洒过程 中远距离的遥控操作无人机使人接触不到农 操 控 手能 力 的要 求 ，机 器智 能化 程度 更 进 一步 ，农 药 喷
展 ，农 用无 人机 越 来越 受 到世 界 各 国各界 的 广发 关注 。本 文首 先 分析 了农 用 无人 机 的发展无人 直 升机 飞 控 系统 。 同时 采取 了模 块 化设 计 思路 ，便 于调 试和 测试 ，采 用 了导航 级 和控 制 级 两级 Ｐ Ｉ Ｄ
※农机水利
农 业 与技 术
２ ０ １ ５ ， Ｖ ｏ Ｚ ３ ￣Ｎ ｏ ． １ ７ ４ Ｉ
一
种 农 用 喷 洒 无 人 机 飞 控 系统 的 设 计
蔡 红专 ，牟 涛 ，刘静超 ，耿 清凯
（ 西京 学院控 制 工程 学院 ，陕 西 西安 ７ １ ０ １ ２ ３）
摘 要 ：作 为一 个农 业 大 国农 用机械 化使 用程度 是 国 家农 业 生产 力的 重要标 志 ，随 着 劳动 力 成本 的增加 及科 学技 术 的发
喷 洒作业 时 ，通 过无 线数 传 与地 面站 连接 可 以在 显
示界 面实 时观 察飞 机 的主要参 数 和农 药 的喷洒情 况 。
１ ． ３ 喷洒均 匀 ，防治 效果 好
直 升 机旋 翼 产 生 的涡 流 可极 大 地改 善 喷洒 效 果 ，能 使 农 药 均 匀覆 盖 在农 作 物 茎 叶 的背 面 ］ 。雾 状 喷 洒覆 盖
以减少农 药 流失 造成 的环 境污 染 。
１ ． ４ 成本 低
科技产品逐渐替代人工生产 。农用无人直升机是小型无
人 直 升机 范 畴 中的一种 ，被 应用 于农 药喷洒 、 灌 溉作 业 、 森 林 灭 火 、电力 寻 线 、水 质 监测 等 方 面 ］ 。 给农 业 生 产
无人 直 升 机 喷洒 系 统采 用 微粒 比例 喷洒 技 术 和人 工
基金 项 目 ：本设 计是 结 合 陕西 省科 学技 术 厅委 托 的农 业科 技创 新 与攻 关项 目 “ 智 能 喷药装 备研 制及 农 药使 用 技 术研 究” 下 的
子课 题 “ 无 人机 农 药喷 洒系 统 的研 制 ” （ 项 目编 号 ： ２ ０ １ ４ Ｋ ０ ２ 一 Ｏ ９ 一 Ｏ １ ）