题目

农业施药无人机系统设计

一、毕业设计（论文）的研究目的及意义

随着社会生产力的进一步提高，农用航空飞机，是利用微型飞机和喷施设备进行农业作业的机械，它除了用来喷洒农药和化学除草剂、作物激素及脱叶剂等药液外，还可以进行观察农情等作业。而农业施药无人机，作为一种有动力、可控制、能携带完成农用任务的设备，近几年已倍受农业科技人员的青睐。它没有驾驶舱，但安装了自驾仪、航拍摄像、飞行姿态控制等设备，以辅助无人机水平移动、垂直起降等方式运动，通过超低空飞行完成农用任务和降落，便于多次作业。

农药施药无人机不仅作业效果优于人工作业，且在作业效率、安全性保障等方面也有较大优势。我国现阶段农业机械化的发展正处于中级阶段，农业机械化的发展方向正朝着全面机械化转变。党的“十八大”报告提出： 转变农业发展方式，推进农业现代化进程，对于保障我国家的粮食安全具有十分重要的作用。伴随着这种转变，农业生产对农业机械的需要也从普遍的耕作机械、收获机械、农副产品加工机械等方面扩展到了农药施药无人机。

二、主要研究内容

该农业施药无人机的六个螺旋桨位于同一个平面上，通过六根长度不等的轴相连接在机架固定板上。这样做的好处，主要是保证了机架上半部分（除去药箱、活塞泵等下部部件）的重心位于中心的前提下，能够承担更大的负载。重心位于中心的位置将在以下内容重点讲述。机体上半部分包括有螺旋桨、六个轴、上下固定板、GPS、电池、PCB电路板、电子陀螺仪、六个电机、摄像设备等重要部件及零件，主要完成动力、信息传输、控制、航拍等任务。机体下半部分包括有药箱、活塞泵、药杆及喷头、底座、支撑架等重要部件，主要完成施药任务。

（1）调研农业无人机的基本工作原理及主要组成部分，确定研究方案，进行理论计算；

（2）针对农业施药无人机系统设计的结构设计；

（3）对农业施药无人机系统设计，利用编程软件及硬件进行系统设计，完成收获装置的整体架构，使其发挥完备的高空作业功能；

（4）计算机绘制农业施药无人机系统设计总装图、部件装配图、零件图和电路图；

（5）完成设计说明书一份。

三、研究方法、步骤

1、解决问题的方法与步骤

（1）查找相关中英文设计资料；

（2）了解农业施药无人机系统设计的相关知识，查阅国内外有关相关资料，了解目前现状及发展趋势；

（3）弄清农业施药无人机系统设计的重要作用及工作条件、受力状况等；

（4）弄清农业施药无人机系统设计的工作原理；

（5）确定研究方案，写出开题报告。

2、拟采用的研究方法

1）研究方法：

查阅资料，请教老师或者同学。确定研究的总体方案，分为整体结构、强度校核部件设计等多个部分进行局部研究，最终完成总体设计方案。

2）技术路线：

搞清工作原理和结构形式、用途及要解决的问题，分别找出已有的资料和技术信息，利用所学过的机械设计、机械原理、电工电子技术方面的知识重新认识和分析，进行整体方案设计、结构设计和零部件设计的优化设计。最终完成农业施药无人机系统设计的设计。

3）实验方案及可行性分析：

设计完成，参数确定，整体装配完成后，利用soildworks等相关软件模拟仿真或性能分析，以检验本设计的可行性及精度等。

四、进度安排

第一阶段（2020年11月26日）接受毕业设计任务，完成毕业设计任务书；

第二阶段（2021年3月9日-3月13日）完成开题报告；

本阶段需要完成与课题相关的调研工作，并对相关的文章进行搜集、整理，选出与设计有关的资料备用，并且找出自己设计的产品与国内外的不同之处，说明其优点所在，拟定设计步骤，清楚的表达出收获装置的结构，及相关设计参数，总体布置设计，如果有不合适的地方应进行修改，计算，使之满足生产要求。采用多方案设计，通过比较，选出最佳方案。

第三阶段（2021年4月25日-5月3日）完成设计进度中期；

本阶段主要完成与方案相符合的文章的撰写，包括摘要、前言、设计步骤、内容、参考文献等。图纸的绘制、总装图、部装图。本阶段由于涉及知识点多，覆盖面广，故所需要的时间较长。

第四阶段（2021年5月25日-5月29日）完成答辩前最终检查、论文整改；

第五阶段（2021年6月4日-6月12日）完成毕业论文答辩。

五、主要参考资料

[1]马忠丽, 刘宏达, 张兰勇,等. 微型多旋翼无人机半物理虚拟飞行和控制实验平台[J]. 实验技术与管理, 2019, 036(005):115-118.

[2]龙宇航, 夏加宽, 李泽星,等. 多旋翼油动力无人机用起/发电机的研究设计[J]. 微电机, 2020, v.53;No.314(02):13-17+28.

[3]刘帅. 从工业设计角度谈多旋翼无人机的设计[J]. 中国民航飞行学院学报, 2020(3).

[4]李红星, 王海龙, 刘强. 一种农药施药无人机:, 2020.

[5]陈竹安, 施陈敬, 冯祥瑞,等. 低空多旋翼无人机航测在秀美乡村规划建设中的应用[J]. 测绘通报, 2019(8):144-148.

[6]徐华治. 多旋翼农用植保无人机的正确使用与维护[J]. 江苏农机化, 2020(3).

[7]占洋林. 新型农用多旋翼无人机:, 2019.

[8]童江. 基于双STM32多旋翼无人机控制系统设计[J]. 黑龙江科技信息, 2019, 000(022):39-40.

[9]李玮, 姜文. 一种农用多旋翼无人机撒药装置:, 2019.

[10]杨信锟, 张倩, 李慧蓉,等. 一种折叠式农药施药无人机设计与实现[J]. 武夷学院学报, 2020(6):62-66.

[11]杨少沛, 李蒙, 王得胜. 基于15F2K60S2的农药施药无人机电源监控仪表设计[J]. 工程设计学报, 2019, 026(003):330-337.

[12]张子容. 基于单片机控制的农药施药无人机导航研究[J]. 农机化研究, 2020, 042(003):240-244,248.

[13]王俊凯, 刘萍, 王军建. 农用植保无人机外观造型现状及应用[J]. 农业装备技术, 2019, 045(002):62-64.

[14]李楠,  于艳青,  于深州,等. 浅谈农用植保无人机的发展现状及应用推广[J]. 北方水稻, 2020, 050(001):63-64.

[15]唐燕雯. 基于聚类算法的农药施药无人机远程监控系统研究[J]. 农机化研究, 2020, v.42(09):228-233.

[16]陶婧. 农用植保无人机精准施药定位系统的优化设计[J]. 芜湖职业技术学院学报, 2020(3).

[17]彭孝东, 兰玉彬, 胡洁,等. 农用小型无人机转弯掉头模式及全区域覆盖下作业路径规划与优化[J]. 华南农业大学学报, 2019, 40(02):117-123.

[18]Wang X , Gu Y, Ye C.Improvement Design of Agricultural Plant Protection UAV[C]//2020 International Conference on Artificial Intelligence and Electromechanical Automation (AIEA). 2020.

[19]Lei Y . Design of a low cost aerial photo four rotor agricultural UAV[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2019.

[20]Guo Y ,  Guo J ,  Liu C , et al. Precision Landing Test and Simulation of the Agricultural UAV on Apron[J]. Sensors, 2020, 20(12):3369.