張 峰

(威海職業(yè)學(xué)院 交通學(xué)院，山東 威海 264203)

0 引言

隨著人工智能技術(shù)不斷發(fā)展，在諸多領(lǐng)域取得了一定研究成果，無人機(jī)作為人工智能發(fā)展的一項(xiàng)重要研究成果，當(dāng)前在軍事、民用等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。植保類無人機(jī)以其作業(yè)效率高和方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更是具有廣闊發(fā)展前景，但農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)也存在一系列問題，較為突出的問題集中體現(xiàn)在技術(shù)專業(yè)化程度不高、后期維修維護(hù)弱等[1-2]。

因此，急需大力推廣普及無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保方面的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供保障，本文以威海職業(yè)學(xué)院交通學(xué)院合作企業(yè)煙臺(tái)云都海鷹無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)有限公司HY-600型植保無人機(jī)為例，重點(diǎn)講解植保無人機(jī)系統(tǒng)及調(diào)試相關(guān)知識(shí)。

1 植保無人機(jī)簡(jiǎn)介

植保無人機(jī)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械市場(chǎng)上的興起約在2014年左右，主要以多旋翼植保無人機(jī)為主，現(xiàn)階段的植保無人機(jī)作業(yè)發(fā)展較快，深圳大疆植保無人機(jī)、極飛P系列無人機(jī)在農(nóng)業(yè)無人機(jī)市場(chǎng)占據(jù)較大比例[3]。

HY-600型植保無人機(jī)是煙臺(tái)云都海鷹無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)有限公司系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品有效解決了復(fù)雜山區(qū)自主避障、仿地飛行等難題，適用于山地丘陵地帶林木精準(zhǔn)化防治。HY-600型植保無人機(jī)性能特征如下。

展開尺寸：1 075 mm×1 075 mm×490 mm；

折疊尺寸：635 mm×666 mm×490 mm；

藥箱容積：16 L；

最大噴灑流量：2 L·min-1；

整機(jī)重量：12 kg；

標(biāo)準(zhǔn)起飛重量：35 kg；

空載懸停時(shí)間：28 min；

滿載懸停時(shí)間：15 min；

作業(yè)飛行速度：3～8 m·s-1；

抗風(fēng)能力：6級(jí)風(fēng)；

懸停精度：水平方向±1.5 m，垂直方向±0.5 m；

最大傾斜角度：30°；

最大偏航速度：150(°)·s-1；

最大垂直速度：6 m·s-1。

2 植保無人機(jī)系統(tǒng)組成

植保類無人機(jī)系統(tǒng)包括飛控系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、噴藥系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，其中核心系統(tǒng)為飛控系統(tǒng)。HY-600型植保無人機(jī)飛控系統(tǒng)采用JIYI K++飛行控制系統(tǒng)，包含主控、LED模塊、電源管理模塊(PMU)及一個(gè)GPS模塊。HY-600型植保無人機(jī)K++飛控系統(tǒng)連接如圖1所示，各接口定義如表1所示。主控在維修安裝時(shí)需注意以下三點(diǎn)：1)按照主控箭頭指示方向安裝，并保證安裝水平；2)GPS和磁羅盤模塊，需遠(yuǎn)離強(qiáng)磁環(huán)境(建議具體使用時(shí)架高GPS和磁羅盤模塊并保證其水平)；3)在使用時(shí)，需在遙控器上設(shè)置好橫滾、俯仰、油門和偏航通道。

表1 K++飛控接口連接表

圖1 K++飛控系統(tǒng)連接圖

植保類無人機(jī)系統(tǒng)主要組成部件包括槳葉、無刷電機(jī)、電調(diào)、電池、機(jī)架、飛控、接收器及電源管理模塊、GPS及其支架、LED指示燈、遙控器、霧化噴頭及輸藥管路、藥箱、藥泵、流量監(jiān)測(cè)等，根據(jù)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同還可增設(shè)避障、液位計(jì)等。以HY-600為例，基本結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。

1.槳葉；2.無刷電機(jī)；3.機(jī)架；4.GPS及其支架；5霧化噴頭；6.藥箱；7.電池

3 植保無人機(jī)調(diào)試

3.1 通電調(diào)試

以飛控為核心，按照飛控連接圖安裝完畢后，仔細(xì)檢查每個(gè)線路連接是否正確，檢查完畢后，即可進(jìn)行通電調(diào)試，通電調(diào)試前，尤其注意正負(fù)極是否接反，信號(hào)線和負(fù)極是否接反，飛控各個(gè)插口是否為對(duì)應(yīng)模塊。下面以HY-600型植保無人機(jī)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。

1)主電源左右兩邊各兩組插頭，通電的時(shí)候先接負(fù)極再接正極，斷電時(shí)，先斷正極再斷負(fù)極；

2)通電瞬間檢查是否有異樣，每個(gè)模塊指示燈是否正常，是否有模塊發(fā)熱異常，確認(rèn)每個(gè)模塊工作正常之后才可進(jìn)入下一步；

3)遙控器與飛控設(shè)置，參考K++飛控和遙控器說明書進(jìn)行設(shè)置，映射遙控器通道，檢查正反向，設(shè)置飛控基本參數(shù)；

4)校準(zhǔn)電調(diào)，對(duì)于普通電調(diào)，飛行前務(wù)必進(jìn)行行程校準(zhǔn)，對(duì)于大疆電調(diào)和一些固定行程無法校準(zhǔn)的電調(diào)則可以跳過這個(gè)步驟；

5)檢查和調(diào)整電機(jī)正反轉(zhuǎn)，如果飛控支持軟件測(cè)試電機(jī)則通過軟件測(cè)試，如果不支持就通過解鎖查看，如果發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)向不正確，通過任意對(duì)調(diào)兩個(gè)電機(jī)插頭即可，同時(shí)注意檢查電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是否有異常噪音等；

6)調(diào)試完成后可以將噴頭、底蓋、槳葉按順序安裝上；

7)使用水平尺或者水平氣泡校正電機(jī)水平。

3.2 軟件調(diào)試

通電調(diào)試合格后，安裝螺旋槳及其他附件，根據(jù)使用不同飛控進(jìn)行軟件調(diào)試，設(shè)置好各類參數(shù)，具體參考飛控使用說明書，一定要反復(fù)檢查每一項(xiàng)參數(shù)是否正確，在此過程中，一定要注意檢查關(guān)閉遙控器后的失控保護(hù)反饋是否正常。

3.3 外場(chǎng)試飛

通電及軟件調(diào)試合格后，下一個(gè)重要的環(huán)節(jié)即外場(chǎng)試飛。

3.3.1 試飛前準(zhǔn)備工作

1)打開遙控器，將電池放在電池板上并將電池分別用兩道綁帶綁好，將飛機(jī)通電后等待電機(jī)自檢完成，此過程中禁止觸碰飛機(jī)；

2)打開飛防管家，通過藍(lán)牙連接飛機(jī)后校準(zhǔn)磁羅盤。注意選擇空曠、信號(hào)較強(qiáng)的場(chǎng)地，并將手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)等電子產(chǎn)品放置一邊，在地面站中找到磁羅盤校準(zhǔn)，點(diǎn)擊開始校準(zhǔn)，飛機(jī)水平抬起順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，飛機(jī)機(jī)頭朝下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周；

3)檢查遙控器通道，打開地面站，在遙控器校準(zhǔn)頁面中檢查通道是否正確,如發(fā)現(xiàn)通道未正確請(qǐng)聯(lián)系售后工作人員遠(yuǎn)程調(diào)試；

4)撥動(dòng)水泵開關(guān)，檢查水泵是否正常工作、噴口是否正常噴水如發(fā)現(xiàn)水泵未正常運(yùn)轉(zhuǎn)請(qǐng)聯(lián)系售后工作人員更換，如噴頭未噴水，請(qǐng)松開排氣口或清理噴口；

5)查看無人機(jī)周圍確保沒有人和其他遮擋物。

3.3.2 外場(chǎng)試飛

以上各項(xiàng)確認(rèn)無誤后，便可進(jìn)行試飛工作，應(yīng)注意遙控器內(nèi)部參數(shù)嚴(yán)禁隨意修改，并再次檢查機(jī)臂展開后尼龍螺母是否擰緊，確保機(jī)臂固定安全。外場(chǎng)試飛過程中需注意以下事項(xiàng)：

1)首次試飛建議空載使用姿態(tài)模式起飛；

2)GPS模式要等待搜星完成后再起飛；

3)觀察起飛是否平穩(wěn)，有沒有側(cè)偏或者其他異常，一旦有異常情況務(wù)必立即降落檢查；

4)在解鎖后低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，機(jī)臂會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)象，屬于正?，F(xiàn)象，轉(zhuǎn)速提高之后就會(huì)消除；

5)起飛之后觀察無人機(jī)懸停是否穩(wěn)定，輕打遙控桿觀察飛行方向和遙控器是否一致；

6)若出現(xiàn)抖動(dòng)、晃動(dòng)就降落調(diào)整感度，植保機(jī)慣性大，建議不要設(shè)置過于靈敏的手感；

7)空機(jī)調(diào)試完畢之后再加水試飛，加水測(cè)試不要一次直接加滿，要按3 L、5 L、7 L、10 L逐級(jí)添加，觀察無人機(jī)是否在負(fù)載增大后有異常；

8)加水后在地面打開水泵，觀察是否可以正常出水，壓力噴頭霧化是否正常，如果遇到水泵在轉(zhuǎn)但是不出水的情況，一般是泵頭內(nèi)有空氣未排出，將泵頭出水口的水管拔掉，打開水泵將空氣排出等正常出水之后再將水管插上即可；

9)在無人機(jī)飛行穩(wěn)定的前提下可以繼續(xù)測(cè)試飛控的其他功能。

4 結(jié)語

綜上所述，我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，隨著智能化農(nóng)業(yè)設(shè)備普及，尤其是植保無人機(jī)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展作用越來越明顯，急需不斷完善相關(guān)植保機(jī)在實(shí)際操作、維修、保養(yǎng)等方面的規(guī)范性，本文通過實(shí)例講解植保機(jī)的組裝與調(diào)試，對(duì)不斷提高操作人員理論知識(shí)水平，實(shí)際應(yīng)用規(guī)范性起到一定參靠?jī)r(jià)值。