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某植保无人机设计思路

发布日期:2016-05-12我要投稿我要评论

一、植保无人机简介

农用植保无人机的定义,顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人飞机有飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、GPS飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或GPS飞控,来实现喷洒作业,可以喷洒药剂、种子、粉剂等。由于农用植保无人机体积小、重量轻、运输方便、可垂直起降、飞行操控灵活,对于不同地域、不同地块、不同作物等具有良好的适应性。因此不管在我国北方还是南方,丘陵还是平原,大地块还是小地块,农用植保无人机都拥有广阔的应用前景。

农用植保无人机是一种遥控式农业喷药小飞机,机体型娇小而功能强大,以载荷为10公斤的电动植保无人机为例,其喷洒效率是传统人工的30倍,每天作业300~500亩。飞机采用智能操控,操作手通过地面遥控器定位对其实施控制,其旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,防治效果好,同时远距离操控施药大大提高了农药喷洒的安全性。该飞行平台还能通过搭载不同的任务系统,对农业病虫害等进行实时监控、农村土地确权、农作物长势及病虫害的监测、施药、授粉、施肥作业。

二、植保无人机参考性能指标

本文说明案例 山东中煤集团 型号:ZM-KT-10-8

某植保无人机设计思路

· 采用高效无刷电机作为动力,机身振动小,可以搭载精密仪器,喷洒农药等更加精准;

· 地形要求低,作业不受海拔限制,在西藏、新疆等高海拔地域;

· 起飞调校短、效率高、出勤率高;

· 环保,无废气,符合国家节能环保和绿色有机农业发展要求;

· 易保养,使用、维护成本低,一般7天就可操作自如;

· 售价相对较低,普及化程度高;

· 载荷范围5-15L;

· 单架次作业时间一般10分钟左右,作业面积10-30亩/架次;

· 采用锂电作为动力电源,外场作业需要及时为电池充电;

· 专业化培训;

植保无人机设计思路

三、植保无人机构成部件图解

(一)配置

植保无人机因为载重的原因,配置要求都比较高(不是配件)。

1.飞控:直接关系到无人机的稳定性,常用的品牌有大疆、零度、APM、玉兔、KK、QQ等;

价格几百到上万不等,植保无人机常用的品牌DJI、ZERO 其他的用于航模较多。

2.电调:KonTRONIK JIVE 、ZTW、好盈、YGE、凤凰等;

价格几十、几百到几千不等 市面上植保机大多用ZTW、好盈,性价比较高。像KonTRONIK JIVE的话太浪费了(土豪除外) 我们对电调关注最多的是最大瞬间放电电流,配对搭配的无刷电机来使用,不是说随便搭配一下就可以的。

3.无刷电机:T Motor 、 恒力源、朗宇、玛雅、JFRC等;

价格几十几百几千,电机的话就要看KV值(无刷电机KV值定义为转速/V,意思为输入电压增加1伏特,无刷电机空转转速增加的转速值)。

4.桨叶:植保机桨叶要看尺寸、螺距,品牌太多了,一个普通的加工厂就可以做。

电调、电机、桨叶的搭配直接影响植保机的载重

5.接收机:植保的话六通道足够

6.遥控器:wfly(天地飞科技开发有限公司 遥控设备品牌) FUTABA(日本双叶电子工业株式会社(Futaba Corp.) 双叶电子科技开发中国有限公司成立,主要经营范围包括无线遥控传输设备、VFD荧光显示装置及物流软件等电子工业产品的研发、生产和销售。)

7.机架和起落架我们都是自己打板,自己设计。

(二)我们团队在研发生产使用过程中的积累的经验和技巧

1.管夹

某植保无人机设计思路

(图一):CNC铝合金折叠管夹 (图二):普通纽扣式管夹

产品特性:

1)CNC全铝合金折叠机臂件(自动式)机臂管夹,较比普通纽扣式管夹更机械化,性能更优越。普通纽扣式管夹上纽扣多为塑料材质,易断裂。

2)为了增加飞行稳定性,特设计向上5°倾角。

3)牢固,易操作。

4)此款折叠件适合四轴/六轴/八轴多旋翼机架使用

2.喷头

某植保无人机设计思路4

离心喷头的优点:

1)改变旋流室的几何形状,使水流合理,大大提高雾化程度。

2)材质优良,采用黄铜、玻璃钢或ABS,结构简单,坚固耐磨,价格低廉,经济实用。

3)进水管采用卡扣连接,拆装方便,易于保养。

4)喷雾性能良好,能大大提高水与空气的热湿交换效率。

5)降低喷水压力至1KS/cm2,仍能保持良好的雾化程度,是理想的节能产品。

6)产品规格多,选用范围很广,适用于粉状药剂和液体药剂.

普通喷头的缺点:

1)旋流室水流不合理,雾化效果不能有效发挥。

2)材质大致为普通塑料,使用寿命短。

3)保养拆卸繁琐。

4)不适用于粉状药剂,易堵塞,兼容性差。

3.药桶

某植保无人机设计思路

(图一)新式药桶 (图二)老式药桶

与图二(老式药筒)相比图一(新式药桶)优点:

· 固定点改为一体式内丝杆,材质为全铜,省去了老式安装繁琐事项,固定更牢固,外观更流畅。

· 桶壁厚度增加,使用新型超轻材质,耐氧化,耐腐蚀。

· 桶内增加隔段,减少了工作过程中桶内药剂的晃动,从而大大减轻了对植保机平衡的影响。

4.机体走线凌乱问题

某植保无人机设计思路

刚开始组装链接内部元器件时,走线特别乱,看着很不舒服,而且焊接口比较多,焊接不实的话,会带来很多隐患。内部空间本来就很有限,再加上乱七八糟的走线,其内部的现况大家可想而知了。

集线板帮你解决以上问题,用它结合T插(XT60)来节省空间,小身体扛起大流量,这样不仅节省空间,而且美观了很多。

5.桨叶固件

某植保无人机设计思路

(图一)新型桨叶固件

· 铝合金材质,经久耐用。

· 安装简易,不用工具就可以固定桨叶。

· 连接牢固,越转越紧。

(图二)老式桨叶固件

· 丝杆固定,安装繁琐。

· 螺丝易生锈,拆卸困难。

· 螺丝易松动、脱落,危险系数高。

6.再次调试和维护

调试过程是一个考验耐心的过程了,根据飞控的不同,调试的方法也不同。

例如零度的X4V2飞控,常用的调试方法为地面站软件调试(我们一般用手机地面站,操作简单,调试方便)。具体的调试方法可参考X4V2飞控说明书(手机地面站调试部分),严格按照说明书上的步骤来设置。

设置包含:

· 地面站软件辅助设置

· 手动设置(校准遥控器、飞行模式、失控保护、飞行器参数设置、校准电调行程、检查飞控和GPS的安装)

·飞控和GPS安装需要注意的是两者上面的箭头指向机头方向 GPS支撑杆用碳纤维材质的比较好,免受磁场的干扰。调试过程中不要安装桨叶,以免伤人!

7.安全操作

操作员应严格按使用维护说明书执行。酒后、睡眠不足、生病时、孕妇、未满18周岁、未获得资质证书者不允许操作。作业结束后应停止发动机,关闭遥控器电源,并将遥控器置于工具箱内,取出钥匙。当植保机出现紧急状况时,应将植保机以最快方式飞离人群,并尽快降落或迫降。

· 起飞前例行检查

飞控员应养成良好习惯,在每次起动植保机前必须进行例行检查科目,从上到下,从前到后,从外到内,检查完毕后方可启动。

· 其它维护窍门

每次飞行完毕后需要养成良好习惯,对全机进行保养和清洁。可以利用压缩空气、柔软的抹布和稀释的清洁剂对机身、旋翼、起落架、喷洒系统等进行清理。同时检查直升机各主要部件的螺丝是否牢固,活动部件晃幅度是否过大,推杆是否牢固,机身是否有明显裂缝等。

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