多旋翼农业植保机的设计吴伟涛摘要由于多旋翼植保机具有垂直起降、操作方便、機动灵活等特点，被广泛应用到多个领域，在农业生产中已被应用到实地勘察、航拍、气象监控、农药喷洒等方面。通过对多旋翼农业植保飞行器结构和关键技术的分析与设计，通过对机身关键参数计算、飞行姿态设计与实践、电气控制结构设计的研究，设计了一种基于大疆飞控为核心控制单元，碳纤维机身，性价比高、制作方便的六旋翼无人农业植保机。关键词多旋翼;植保机;结构;大疆飞控S220.2A0517-6611（2020）04-0210-02doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.04.061开放科学（资源服务）标识码（OSID）：DesignofaPlantProtectionAircraftWUWei-tao（LiaoningEquipmentManufacturingTechnicalCollege，Shenyang，Liaoning110000）AbstractBecausethemulti-rotorplantcanverticaltakeoffandlanding，anditissimple，goodflexibility，theprotectionaircrafthasbeenappliedinmanyfields，includingfieldsurvey，aerialphotography，meteorologicalmonitoring，pesticidesprayingandsoon.Throughtheanalysisanddesignofthestructureandkeytechnologyofthemulti-rotoragriculturalplantprotectionaircraft，throughtheresearchofthekeyparameterscalculationofthefuselage，flightattitudedesignandpractice，andelectricalcontrolstructuredesign，theauthordesignedasix-rotoragriculturalplantprotectionaircraftwithcarbonfiberfuselagebasedontheflightcontrolofDJascontrolunit，cost-effectiveandeasilyproduction.KeywordsMulti-rotor;Plantprotectionaircrafts;Structure;DJflycontrol一些欧美发达国家已经将植保机广泛应用到农业领域中。远程遥控农业喷洒植保机具有结构相对简单、体型小、功能强大、低空喷洒作业面积大等特点，且同时能够负重8～10kg的农药，每分钟可完成0.67hm2的作业范围，作业效率是传统人工的40倍[1]。操控人员通过地面遥控单元及GPS定位系统对其飞行范围进行控制，其旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，作业效果好，同时远距离操控施药，在大大提高了农药喷洒的安全性的同时，能够避免人与农药等有害物质的直接接触，减少人身伤害。此外，还能通过无人机搭载摄影监控云台，对农业病虫害、自然灾害等进行实时监控[2]。我国有1.218亿hm2的基本农田，农业植保任务非常巨大[3]。在我国，农业无人机的应用范围还没有普及，主要是因为目前植保无人机价格昂贵、维修成本高，这些因素制约着无人植保机技术的推广应用。因此，研发一种性价比高、结构简单、制作便捷、维修方便的多旋翼植保无人机，对于其在我国农业上的应用具有极其重要的意义。1多旋翼植保机的结构设计笔者设计的多旋翼植保无人机采用六旋翼结构，通过机体挂载喷洒系统实现农药的喷洒功能，整体外观结构如图1所示。无人机机身结构主要包括动力系统（聚合物电池、无刷电机、直流电调、正反桨叶）、飞行器主体（机架、起落架、云台）和控制单元（遥控无线接收单元、GPS、飞行控制单元）。飞挂机载的喷洒系统主要包括药液箱、软水管、高压隔膜泵、压力喷嘴以及电磁控制阀。目前植保无人机喷洒系统主要使用扇形压力喷头、通过高压隔膜泵产生的压力，使药液通过压力喷嘴时，在压力作用下破碎成细小液滴，形成扇形雾粒，同时药液下压力大，穿透性强，产生的药液飘逸量较小，不易因温度高、干旱等蒸发散失。由于传统的植保无人机结构复杂、体积大、载重大，操作复杂，严重影响了应用和推广。因此，笔者自主设计制作的轻便型多旋翼植保无人机，采用六旋翼结构，桨叶以圆形360°均匀分布在机身支撑臂上。整体机身采用机构化组装，通过轻型螺栓固定联结。材质采用碳纤维材质和航空铝合金材质能够减轻机身重量、增大挂载承载力。桨叶通过螺栓固定在无刷电机上面，通过电调驱动调节这6个电机的转速比来实现旋翼升力的变化[4]。无人机承载力及其关键技术设计与计算如下文：1.1动力系统计算多旋翼无人机的机身机构设计基于装载需求及应用场景来设计，采用逼近的方法进行设计。通过计算单个无刷电机需提供的最大升力Lmax及动力...