多旋翼植保无人机原理和特质

2019-12-26 0

  旋翼和轮子一样,是一项神奇的发明,直到喷气式飞机发明之前,旋翼一直支撑着人类的飞天梦,时至今日,很多飞机还在沿用旋翼设计,四旋翼无人机更是化作了植保无人机,满足了许多人们对农田全程机械化的想象。

  旋翼的基本理论,玩过竹蜻蜓的朋友应该都知道:当手的搓动给了竹蜻蜓一个旋转的速度后就会产生升力,让竹蜻蜓起飞。

  同理,多旋翼无人机也是由电机的旋转,使螺旋桨产生升力而飞起来的,比如四旋翼无人机,当飞机四个螺旋桨的升力之和等于飞机总重量时,飞机的升力与重力相平衡,飞机就可以悬停在空中了。

  结构形式。

植保机图片

  旋翼对称分布在机体的前后,左右四个方向,四个旋翼处于同一高度平面,且四个旋翼的结构和半径都相同,植保机四个电机对称的安装在飞行器的支架端,支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备,结构形式如图所示。

  工作原理。

  四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速,实现升力的变化,从而控制飞行器的姿态和位置,四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机,但只有四个输入力,同时却有六个状态输出,所以它又是一种欠驱动系统。

  (1)垂直运动:同时增加四个电机的输出功率,旋翼转速增加使得总的拉力增大,当总拉力足以克服整机的重量时,四旋翼飞行器便离地垂直上升,反之,同时减小四个电机的输出功率,四旋翼飞行器则垂直下降,直至平衡落地,实现了沿z轴的垂直运动,当外界扰动量为零时,在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时,飞行器便保持悬停状植保无人机态。

  (2)俯仰运动:,电机1的转速上升,电机3的转速下降(改变量大小应相等),电机2,电机4的转速保持不变,由于旋翼1的升力上升,旋翼3的升力下降,产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转,同理,当电机1的转速下降,电机3的转速上升,机身便绕y轴向另一个方向旋转,实现飞行器的俯仰运动。

  (3)滚转运动:与图b的原理相同,在图c中,改变电机2和电机4的转速,保持电机1和电机3的转速不变,则可使机身绕x轴旋转(正向和反向),实现飞行器的滚转运动。

  现在,植保无人机的快速发展为当代农业注入新动力,但植保无人机也不是想象中那么简单的无人机,究其原因是植保无人机是精准农业设备。

  植保无人机不是普通的植保机械农业植保机,不仅要完成施药任务,而且要实现精准施药,目标是哪里需要打哪里,需要打多少打多少,这就要求植保无人机集成相关技术,目前主流技术有一下几种:一是精准定位技术,如GPS技术,使得植保无人机作业精度更高并能精准避障,二是变量喷洒系统,该系统可人为精准控制喷洒作物流量,确保喷施率符合预期要求,三是精确定高技术,能够实现无人机在自主作业过程中,遇到高低不规则的地块,通过携带的微波雷达系统,根据地面起伏自行调整飞行高度,保持定高,保障农药喷洒均匀(即仿地飞行)。

  这些技术为精准施药提供了很好的解决方案,未来,如果能将病虫实时监测与无人机施药技术有效结合,将监测数据直接用于无人机施药,则精准农业前景将更为广阔。

  植保无人机,是农业植保过程中的非常重要的植保机械,植保机网主要介绍农业植保机产品性能,飞防喷洒农药作业中常见问题的解决方法,植保机保养维护知识,讲解农用植保机作业流程,分享植保机作业视频,更多植保机资讯请关注:https://51zhibaoji.com/