农业植保多旋翼无人机飞行控制系统设计

【目的】为了确保农业植保无人机能够在合适的位置喷洒农药,提高控制精度、作业效率并降低成本,有必要对多旋翼无人机的飞行控制系统进行优化设计。【方法】本研究团队以STM32F428IGT6芯片为核心,设计了农业植保多旋翼无人机飞行控制系统。首先概述了无人机飞行控制系统的整体架构,该飞控系统由主控系统、惯性测量单元、喷洒系统、空速测量系统等构成。其次,详细分析了无人机飞行控制系统的电源供电系统设计、通信设计、传感器选择、喷洒系统设计等硬件设计。最后,阐述了无人机飞行控制系统的算法设计,主要包括无人机姿态解算和PID控制算法,并介绍了该系统应用优势。【结果】该系统各模块之间执行SPI和CAN总线协议,可以将传感器实时采集的高度、速度、偏航角等参数传输到主控系统中,利用MCU芯片完成参数的分析处理,在此基础上发出新的调控指令,让多旋翼无人机沿着既定航线飞行,在到达特定位置后启动喷洒系统并完成喷药作业。【结论】该系统能让无人机在合适位置喷洒农药,达到远程控制、自动作业的效果,提高了植保作业效率,有利于促进现代农业机械化高质量发展。     

多旋翼植保无人机变量喷洒系统设计

基于脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术设计了多旋翼植保无人机变量喷洒控制系统。该系统由硬件和软件两部分组成,硬件由多旋翼植保无人机起落架、变量喷洒控制器及霍尔流量计组成,软件则实现占空比控制喷洒流量。采用Abaqus有限元分析软件对多旋翼植保无人机变量喷洒系统的关键受力部件进行线性静力分析,结果表明:关键受力部件变形较小,设计合理。此外,进行了占空比与喷洒流量关系实验,结果表明:当占空比为6%~8%时,流量与占空比采用3次多项式得到较好的拟合其可决系数R~2达0.998;当占空比大于8%时,喷洒流量达到最大且不随占空比增加而变化。     

喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制

针对所搭载药箱内药液变化导致四旋翼植保无人机喷洒作业品质下降的问题,为实现喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制,提出一种喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制方法.在考虑喷洒作业下药液变化影响的前提下,建立了四旋翼植保无人机的非线性动力学模型.在原有PD控制的基础上,引入模糊控制器对控制参数进行在线自适应整定,从...     

数字鹰YM-6140农业植保无人机

正该机由江苏数字鹰科技发展有限公司生产制造。主要特点有:作业效率高,平均每0.067 hm~2的作业时间不到1 min,效率是传统人工的40倍,还可规划飞行航线作业,实现全自动智能化作业;植保无人机在作物上空1~2 m的高度进行精准化喷洒作业,避免了药物漂移,提高受药面积;旋翼产生的下压风力可以更进一步雾化药物,加强喷洒的穿透     

植保无人机施药效果和飞防技术探析

正目前,重庆市农机化发展进入新时期,智能化、自动化农机装备不断涌现。植保无人机是指配备农药喷洒系统、用于植保作业的旋翼无人飞机。截至2019年,重庆推广应用300余架,多以以电动多旋翼为主,广泛应用于水稻、柑橘果园等飞防植保作业。一、植保无人机施药效果(一)结构植保无人机由飞行器、地面遥控及喷洒系统组成,通过地面遥控或导航飞控实现喷洒作业,如图1。     

农用植保旋翼无人机地面监控系统的设计与实现

植保无人机凭借其低成本、高效率、精准快速作业等优点,在农业植保领域得到快速发展,成为现代农业的一种重要装备。为了能够实时远程监控农用植保旋翼无人机的飞行状态信息,提高无人机飞行作业安全和作业质量,进行更好的飞行控制管理,设计并实现了植保旋翼无人机地面监控系统,可实现与植保无人机的远距离实时通信、监测飞行姿态、显示飞行作业轨迹和飞行控制等操作。地面监控系统采用嵌入式树莓派2作为硬件平台,2.4G无线模块实现数据收发,使用跨平台C++图形用户界面应用程序框架Qt对地面监控系统软件功能和交互界面进行开发,并制定了旋翼无人机与地面监控系统之间的数据通讯协议。该系统实际测试表明:监控系统可长时间连续稳定的工作,有效实现了对农用植保旋翼无人机实时监控与操作。     

基于无线传感网络的农业无人机航线控制系统

无人机是一个由飞行器、控制站、通讯设备和其它部件形成的系统,在农业领域主要应用于农药喷洒、信息监测和农业保险勘察。农业无人机在飞行过程中的实际航线与规划航路之间会存在偏差,不仅降低了作业质量,还会影响作业效率。无线传感网络是一种与无人机紧密结合的技术,可以用于对无人机的航线进行控制。为此,基于无线传感网络,设计了无人机的航线控制系统。该系统由无人机平台、传感节点、汇聚节点和控制中心4部分组成,对航线的控制通过二维坐标系跟随算法完成。试验结果表明:无线传感网络对直线和曲线航线的跟踪更加稳定,具有较高的航线控制精确度。     

极飞P30 2018款植保无人机

该机由广州极飞科技有限公司生产制造。该植保无人机搭载全新SUPERX3 RTK智能飞行控制系统和XAI农业智能引擎,支持XCope天目自主避障系统,可以在20m外识别半径大于5cm的障碍物的距离与方位角;采用主动近红外照射技术,使得夜间避障依然可靠;全自主飞行,无需遥控操作,简单易学,快速上手,支持一控多机,大幅提高作业效率;首创智能遥控喷洒模式,独具网格化喷洒记忆功能,不重喷,不漏喷。     

江苏埃森3WAS20多旋翼无人机

埃森3WAS20多旋翼无人机由埃森农机常州有限公司生产制造。该机工作效率高:喷洒效率可达3.2~4.8hm^2/h,较传统人工作业效率得到极大提升。喷砂效果好:飞行器在飞行过程中,旋翼产生的向下气流加速形成气雾流,直接提高农药液雾的穿透性,减少农药飘失程度。     

大疆T16植保无人飞机

大疆T16植保无人机由深圳大疆创新科技有限公司生产制造,整体结构采用模块化设计。得益于强大的飞行性能,T16药液装载量提升至16L,喷幅提升至6.5m。喷洒系统配备4个液泵及8个喷头,流量最高可达4.8L/min。在实际作业中,T16作业效率可达10hm^2/h。     

基于目视遥控的无人机直线飞行与航线作业试验

为了得到在无导航目视遥控模式下农用无人机的直线飞行特性、检验农田作业航线的人为即时规划情况和评价实际作业质量及效果,设计了基于GPS的坐标采集无线传输系统,以水稻田边界直线为参照,通过目视和经验遥控无人机分别进行循直线飞行试验和基于作业幅宽的航线规划飞行试验。结果表明目视遥控模式下难以控制无人机沿直线飞行;人为即时规划的航线与理论航线偏离严重;在理想喷雾条件下估算出的作业遗漏率为17.1%,重复作业占8.2%,区域外浪费占0.7%;同时,目视遥控模式下无人机的高度及速度表现出无规律随机性。因此在无导航情况下,仅凭目视和经验遥控无人机难以做到精准作业。以GPS导航为主、能根据田块实际大小智能优化并生成作业航线的自主飞行作业模式是未来农用无人机进行精准作业的发展方向。     

基于无线传感网的无人机精准喷药系统研究

喷药无人机由飞行平台、飞行控制系统和喷药系统组成,主要用于农药的喷洒。无线传感网络是一种结合了计算、通信和传感器3种技术的产物,可实现对无人机的控制。为此,基于无线传感网络设计了喷药无人机以较低的能量遍历农作物区域的航线控制系统,通过GDOP算法对无人机的航线进行规划和控制,从而达到无人机精准喷药的目的。试验结果表明:基于无线传感网络的无人机航线规划能够使无人机以较低的能量消耗遍历农作物区域,从而达到精准喷药的目的。     

多旋翼植保无人机作业特点与安全操作注意事项

多旋翼植保无人机结构简单,使用维护方便,购置成本低廉,在飞防作业时安全性高、飞防精准、农药喷洒效果好、作业成本低,在农业生产中被广泛应用。掌握多旋翼植保无人机作业的特点、作业流程和作业注意事项,有利于提高无人机的使用效率和效果,降低使用成本,保证生产安全。     

大悟县引进的首批无人植保机投入中稻的病虫害防治

<正>8月6日上午,在湖北省大悟县河口镇富民农机专业合作社中稻种植基地上空,1架遥控多旋翼无人植保机正进行飞防作业。该机以锂电池为飞行动力,具有垂直起降和稳定悬停功能,药液沉积量和药液覆盖率都优于常规,可大大节省农药和水资源,有效喷洒宽度3 m,单机每天可     

农用植保无人机的推广应用

正一、农用植保无人机的优势1.作业效率高。无人机日作业面积数百亩,非常适合平原地区大面积作业。2.作业质量好。使用无人机喷洒作业时,当药液雾滴从喷洒器喷出时被旋翼的向下气流加速形成气雾流,直接增加了药液雾滴对农作物的穿透性,减少了农药飘失程度,并且药液沉积量和药液覆盖率都优于常规,因而防治效果好。3.环境适应性好。无人机作业适合中小面积的丘陵、山区、坡地等复杂地形的喷雾作业,不受地形     

基于足球比赛路径规划的农用无人机定位和导航研究

无人机具有很高的作业效率,能够推动农业生产的现代化和智能化。由于受各种因素的影响,无人机的实际航线与规划航线之间会出现偏差,因此需要进行定位和导航。足球比赛机器人的控制原理与农用无人机相似,其路径规划方法可以作为无人机定位和导航的参考。为此,将足球比赛路径规划的人工势场模型与农用无人机相结合,设计了一种无人机定位和导航方法。仿真试验结果表明:该方法定位和导航的无人机药液喷洒覆盖率达到98%,飞行的距离和时间相比人工控制减少了20%,路线中的急剧转向次数大幅减少,能够为无人机航线控制提供新的途径。     

植保无人机市场探讨

正植保无人机,顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人飞机主要有飞行平台(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。植保无人机服务农业已经在日本、美国等发达国家得到了快速发展和广泛的应用。1990年,日本山叶公司率先推出世界上第一架无人机,主要用于喷洒农药。我国南方首先应用于水稻种植区的农药喷洒。目前中国的     

植保无人机智能喷洒系统的研究

随着科技的快速发展,植保无人机已经广泛应用于农业生产。现有的植保无人机喷洒方式,普遍采用相对比较粗放的作业方式,对无人机驾驶员的手动操作依赖性较高。针对这一问题,为了提升植保无人机的作业质量,对植保无人机的喷洒系统进行智能化的优化设计。植保无人机智能喷洒系统包括智能配药单元、精准喷洒单元和智能监测单元三个部分组成,并利用智能算法进行实时的优化作业,最终实现植保无人机的智能喷洒作业。     

无人机下降加药 骑车姐撞上重伤

事故还原:2018年9月3日下午,浙江某科技公司等三家公司接受某农业公司的委托,由“飞手”陈某遥控无人机,在金华市郊的一块水稻田里喷洒农药,防治“白叶枯”病。这款用于植保的无人机,比起人工喷洒,效率非常高,直径1 m多,单臂长度44.2 cm,有4个旋翼,一次能装载10 kg药水,五六分钟就可以喷洒完。“飞手”陈某操控无人机在喷洒完农药后,遥控无人机飞到水稻田旁的水泥路上方,准备下降添加农药。此时,一位40多岁的大姐骑着电瓶车正行经此处,突然撞上了悬停在离地1 m多高的无人机,连人带车翻进了路边的沟渠。     

基于CPF-EKF算法的大载荷植保无人机姿态解算方法

为了解决传统人工喷洒农药的不足,更高效地进行病虫害的防治,设计了基于八轴十六旋翼无人机的农药喷洒系统,实现了农药的机载喷洒功能。使用共轴双桨和旋翼模块的倾斜配置,对八轴多旋翼无人机进行结构改进,提高了系统的安全性与可靠性。整个系统满载10 kg,喷洒飞行速度可到达5 m/s,飞行时间超过10 min。针对传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)姿态解算方法无法满足大载荷无人机强振动条件下的工作要求,导致姿态角解算精度不高,并且容易导致姿态角发散的问题,提出了基于20维状态量的CPF-EKF算法,额外引入了陀螺仪、加速度计和磁力计偏置误差作为状态量,使三轴姿态角的最优估计值更加准确,并且引入互补滤波(Complement filter,CPF)检测模块,当检测到EKF有发散趋势时,对EKF进行复位,从而简单高效地避免了EKF发散。采用实际飞行数据对算法进行验证,静态试验表明,该算法滚转角和俯仰角精度为±0.05°,偏航角精度为±0.2°。动态试验中以MTi传感器输出为参考,CPF-EKF在姿态解算过程中出现复位,三轴姿态角准确跟踪并未发散,并且动态精度与MTi相当,滚转角、俯仰角精度为±0.1°,偏航角精度为±0.5°,并且算法具有良好的实时性,证明了该算法的有效性。