苗木精确对靶自走式喷雾机总体设计开题报告

1. 研究目的与意义

我国林木种苗种植面积广阔，林业苗木和经济林果病虫害严重威胁着树木的生长和林果的质量与产量。苗圃不同种类树形变化大、树间距大，传统的喷雾机械不能根据树冠的大小和密度实时调整药液喷施量，导致过量或喷施量不足。在施药过程中，喷洒出去的农药只有不到30%能够沉积在树冠上，大量的药液流失到地面或飘移到空中。因此，存在药液利用率低，无效喷洒多、农药浪费严重、环境有污染等突出问题。

国外从80年代末就开始研究对靶变量喷雾技术，取得一定的成果。主要以超声波、红外技术、图像处理等为主。国内自动化的喷雾技术起步较晚，目前仍以手动式和担架式的喷雾机为主，近些年许多研究机构积极研究先进的技术，在许多新型的喷雾设备上已经具备自走机构、自动控制系统、超声波、激光探测等先进的设备。但以上技术均处于起步阶段，比较粗放，精确性不够，还没有得到大规模的应用。

激光传感器可以同时具备一般的距离和图像处理设备，获取树木树形结构、密集程度及距离大小等多方面的信息，实现精确对靶喷雾，提高农药使用效率，保护环境。基于激光传感器苗圃和林果病虫害防治的变量喷雾机械，目前还处于试验阶段，具有较高的研究价值。

2. 国内外研究现状分析

国外对喷雾机的研发设计很早，起点和水平较高，整机具有重量轻，功率大且操作方便等优点，现已有成熟的系列化产品。全密封自动混药，气流辅助喷雾技术、静电喷雾技术、利用超声波和光电等自动识别系统进行选择性喷雾技术和回收式喷雾技术，微电脑信息技术广泛应用在植保机械中。俄罗斯研制的I10-2型果园喷雾机采用超声波测定树冠位置，可实现对果树树冠喷雾，而在果树空挡区则自动停止喷雾。日本在果园和温室中大力发展无人操作喷雾机，利用遥控直升机施洒农药已进入实用阶段。A. Godyn,R. Holownicki研究出适应不同高度果树的双风机喷雾机，并进行试验验证。康乃尔大学的Andrew J Landers设计了一种果园喷雾机，通过改变出口风向的风栅，达到理想的喷雾效果。通过改变喷雾各种技术参数，考察喷雾覆盖和雾滴的漂移量。进而说明各种技术参数在喷雾作业中的作用。F. Solanelles和A. Escola运用超声波检测果树冠层大小，控制电磁阀的开度大小来控制喷雾量，达到按需施药目的。HePingZhu设计了一种五指喷雾装置，可以使幼苗期作物的上中下部都能达到很好的雾滴沉积。

南京林业大学从1999年开始在林业上进行基于树木图像处理的精确农药施用技术的探索，并且利用实时系统进行树木特征图像采集与处理；许林云等人研制的低矮密植果园精确对靶施药关键技术创新了单双边精确对靶探测、三出风口风送喷雾技术，开发了履带式行走机构和生物传感器检测等设备。南京农业机械化研究所先后开发研制了3WP-350型、3WP-800型炮塔式离心雾化风送远射程喷雾机。十五期间，何雄奎教授研究的果园自动对靶喷雾机，成功地实现了对果树靶标的定向精确喷雾。傅泽田等人运用CFD技术对果园风送式喷雾机气流速度场模拟，并进行了试验验证。王万章、洪添胜等人分析了基于地理信息系统、传感器、机器视觉等新技术在果园植保的应用前景。农业部南京农业机械化研究所傅锡敏、吕晓兰等人设计了一种圆盘风扇喷雾器，通过试验分析不同的喷雾技术参数对雾滴沉积分布的影响。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：（1）苗木精确对靶自走式喷雾机总体方案设计；（2）苗木精确对靶自走式喷雾机机架及结构设计；（3）自走式喷雾机底盘驱动动力系统设计与计算。

研究计划：2月19日至2月25日 收集资料、文献，撰写开题报告；

2月26日至3月11日 熟悉课题、查看资料、确定总体结构方案和测试方案设计；

4. 研究创新点

1.本设计采用全自动无人驾驶自走式设计，可在林间果园完成自动喷洒，减少农药对人员的影响；

2.采用极光粒子扫描设备，可根据苗木的疏密，树冠的形状和树形大小进行变量控制，极大的节约了农药。