申賓德 崔玉萍 徐生龍

摘要：隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，傳統(tǒng)的噴藥方式存在著藥劑浪費(fèi)、環(huán)境污染和作物質(zhì)量下降等諸多問(wèn)題。通過(guò)智能噴藥機(jī)器人的應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)噴藥的效率、減少藥劑的使用量和環(huán)境污染，以推動(dòng)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款由底盤、四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)配藥裝置、噴藥裝置及智能控制器、傳感器等組成的噴藥智能機(jī)器人，能在不同路況下行走工作。通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)深度分析農(nóng)作物所受病蟲害情況，通過(guò)控制模塊獲取速度傳感器、壓力傳感器及流量傳感器瞬時(shí)數(shù)值動(dòng)態(tài)調(diào)整藥液濃度、噴藥壓力，實(shí)現(xiàn)噴藥過(guò)程平穩(wěn)工作。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為后續(xù)根據(jù)作物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)精準(zhǔn)靶向噴藥及遠(yuǎn)距離噴藥等功能實(shí)現(xiàn)提供思路。

關(guān)鍵詞：綠色農(nóng)業(yè)；智能噴藥機(jī)器人；物聯(lián)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；人工智能

中圖分類號(hào)：S224? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2097-2172（2023）09-0859-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.09.014

Design and Application of Intelligent Spraying Robots Based on

Green Agriculture

SHEN Binde， CUI Yupin， XU Shenglong

（Wuwei Vocational College， Wuwei Gansu 733000， China）

Abstract： With the development of agricultural production， traditional spraying methods are faced with many problems such as pesticide waste， environmental pollution， and decreased crop quality. Through the application of intelligent spraying robots， the efficiency of agricultural spraying could be improved， and the amount of chemicals used， and environmental pollution could be reducedso as to promote the development of green agriculture and improve the quality of agricultural products. By combining technologies such as the Internet of Things， big data， and artificial intelligence， an intelligent spraying robot is designed which consists of a chassis， four-wheel drive mechanism， automatic dispensing device， spraying device， intelligent controller， sensor， etc.， and could walk and work under different road conditions. By using image recognition technology to deeply analyze the situation of diseases and pests that crops suffer from， the instantaneous values of speed sensors， pressure sensors， and flow sensors are obtained through control modules to dynamically adjust the concentration and spraying pressure of the pesticide solution， which achieves smooth operation during the spraying process. The design of this system provides ideas for the subsequent implementation of precise and targeted and long-distance spraying functions based on crop growth.

Key words： Green agriculture; Intelligent spraying robot; Internet of Things; Big data; Artificial intelligence

收稿日期：2023 - 07 - 16

基金項(xiàng)目：2023年武威職業(yè)學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目（ZYY2023002）。

作者簡(jiǎn)介：申賓德（1982? — ），男，甘肅武威人，副教授，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備及控制工程的研究工作。Email： 119251219@qq.com。

通信作者：崔玉萍（1983? — ），女，甘肅武威人，副教授，碩士，主要從事物聯(lián)網(wǎng)及控制研究工作。Email： 119268827@qq.com。

綠色農(nóng)業(yè)是一種以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為導(dǎo)向，注重可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)發(fā)展類型。其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效、高質(zhì)、低耗、安全的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式［1 ］，同時(shí)最大限度地減少對(duì)自然資源的損害和環(huán)境污染［2 ］。我國(guó)為農(nóng)業(yè)大國(guó)，但農(nóng)用機(jī)械技術(shù)應(yīng)用相對(duì)落后，尤其果蔬噴藥類機(jī)械和技術(shù)應(yīng)用尚未成熟，傳統(tǒng)的果蔬噴藥作業(yè)大多采用人工背負(fù)沉重藥箱噴灑藥液的方式，而該作業(yè)方式因作業(yè)人員近距離接觸藥液，且缺乏一定的保護(hù)裝置，在噴藥過(guò)程中極易造成人體傷害甚至中毒死亡，而濫用或過(guò)量使用農(nóng)藥也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)很多危害。

近年來(lái)隨著科技發(fā)展，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各種場(chǎng)景作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，如采摘機(jī)器人、移栽機(jī)器人、澆花機(jī)器人等智能機(jī)械。而智能噴藥機(jī)器人基于國(guó)外噴藥機(jī)器人通常以拖拉機(jī)牽引，大型機(jī)械為主，而國(guó)內(nèi)噴藥機(jī)械缺乏個(gè)性化智能控制，價(jià)格較高等原因尚未推廣應(yīng)用，因此目前我國(guó)大部分地區(qū)噴灑農(nóng)藥依然采用傳統(tǒng)手工作業(yè)的方式，人們通過(guò)自身的經(jīng)驗(yàn)和感知，根據(jù)農(nóng)藥說(shuō)明書手工配兌農(nóng)藥的比例和噴灑劑量，存在農(nóng)藥配比濃度、噴灑劑量不均衡的現(xiàn)象，且手工作業(yè)存在覆蓋范圍小、工作效率低下、造成人力物力浪費(fèi)以及農(nóng)藥對(duì)噴灑作業(yè)人員的身體健康存在一定的危害等，各種農(nóng)藥、廢棄污染源等使農(nóng)業(yè)作業(yè)環(huán)境變差，操作人員在噴藥時(shí)容易中毒，導(dǎo)致工人不愿意給農(nóng)作物噴藥。

基于以上因素分析，筆者研制了一款基于綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的智能噴藥機(jī)器人，該設(shè)備能夠通過(guò)系統(tǒng)識(shí)別植物病蟲害的種類，系統(tǒng)將根據(jù)事先設(shè)定好的比例進(jìn)行混合，根據(jù)所規(guī)劃的路徑進(jìn)行工作，且農(nóng)藥配比準(zhǔn)確，噴灑均勻，也能夠避免對(duì)農(nóng)藥噴灑人員的健康產(chǎn)生危害，減輕了人工，提高了工作效率。

1? ?智能噴藥機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

1.1? ?智能噴藥機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)

智能噴藥機(jī)器人主要由供電模塊、藥罐模塊、計(jì)算分析模塊、圖像采集模塊、機(jī)架單元、控制系統(tǒng)單元、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)單元組成（圖1）。

1.2? ?機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

智能噴藥機(jī)器人是綠色農(nóng)業(yè)中的重要裝備之一，其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮機(jī)器人的移動(dòng)性、穩(wěn)定性和可靠性。結(jié)合噴藥機(jī)器人的實(shí)際工作環(huán)境，智能噴藥機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)具備良好的移動(dòng)和變向功能，并能夠適應(yīng)田間地形和地勢(shì)。

1.3? ?關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.3.1? ? 行走機(jī)構(gòu)機(jī)器人? ? 行走機(jī)構(gòu)在工作中需在復(fù)雜的地面環(huán)境下能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)直行、轉(zhuǎn)彎靈活，不碰撞農(nóng)作物造成傷害。其底盤結(jié)構(gòu)具有一定的承重能力，能夠承受藥液箱、各種監(jiān)測(cè)傳感器及控制板等部件滿負(fù)荷狀態(tài)下的重量。行走驅(qū)動(dòng)裝置能通過(guò)電池或電纜提供電力作為動(dòng)力。目前機(jī)器人的行走方式主要有兩種，仿生機(jī)構(gòu)（仿人或動(dòng)物）及輪式或履帶式機(jī)構(gòu)［3 ］。本設(shè)計(jì)采用了輪式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，輪式因速度快、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活被普遍應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)在平穩(wěn)直行、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。噴藥機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置如圖2所示，在驅(qū)動(dòng)方式的選擇上選用控制較為簡(jiǎn)便、靈活的后輪驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力源為電動(dòng)機(jī)。而前輪為從動(dòng)萬(wàn)向輪，主要作用是輔助移動(dòng)和平衡支撐。

噴藥機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)環(huán)境是理想的平面，忽略地面與地形的影響；噴藥機(jī)器人的輪子始終與地面保持垂直，僅存在單點(diǎn)接觸，且沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)。噴藥機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析參考坐標(biāo)系的XOY為全局坐標(biāo)系，XOY為輪式噴藥機(jī)器人自身坐標(biāo)系［4 ］（圖3）。其中，A為驅(qū)動(dòng)輪軸中心點(diǎn)，l為驅(qū)動(dòng)輪間距，r為驅(qū)動(dòng)輪直徑，v（t）為運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)器人質(zhì)心的線速度，ω（t）為質(zhì)心的角速度，v1、v2為驅(qū)動(dòng)輪速度［5 ］，1、2為驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，運(yùn)動(dòng)學(xué)方式如公式所示。

另外，需要將全局坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)情況映射到噴藥機(jī)器人自身的坐標(biāo)系中來(lái)構(gòu)建噴藥機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，即通過(guò)正交旋轉(zhuǎn)矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的映射，如以下公式所示。

式中，ξ1代表全局坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， ξ2代表自身坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。噴藥機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為其運(yùn)動(dòng)控制分析提供了理論基礎(chǔ)，為后續(xù)的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。

1.3.2? ? 藥液箱的設(shè)計(jì)與材質(zhì)? ? 選用由于田間地勢(shì)平整度不高，噴藥機(jī)器人行走路況較為復(fù)雜，行走過(guò)程中會(huì)造成藥液箱大幅晃動(dòng)或傾倒等問(wèn)題，為防止藥箱內(nèi)液體流通受限，在藥液箱內(nèi)采用等距離三格隔板對(duì)內(nèi)部空間進(jìn)行分離。藥箱材料和隔板應(yīng)選用重量輕且耐腐蝕性好的塑料箱體，降低噴藥機(jī)器人的自身負(fù)荷。本設(shè)計(jì)的藥液箱和隔板的材料均采用PE材料，常溫下耐酸堿腐蝕。藥液箱規(guī)格為500.0 mm×400.0 mm×300.0 mm，三格隔板后的規(guī)格為389.0 mm×161.9 mm×285.5 mm，體積約18 L。整體藥液箱包括進(jìn)藥口、儲(chǔ)液箱體、水箱、隔板、出藥管等裝置。水箱安裝在儲(chǔ)液箱體的底部。分隔板豎直設(shè)置在儲(chǔ)液箱體內(nèi)，上端與儲(chǔ)液箱體的頂部留有間隙，出水管的一端與水箱相連。出水管的另一端與三向閥相連，出水管上安裝有抽液泵，套筒環(huán)繞在儲(chǔ)液箱體的外側(cè)，通過(guò)第一進(jìn)液支管與三向閥相連，管道設(shè)置在儲(chǔ)液箱體的出液室內(nèi)，管道的一端通過(guò)第二進(jìn)液支管與三向閥相連。本藥液箱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造和儲(chǔ)液。

2? ?智能噴藥機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1? ?智能噴藥機(jī)器人循跡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能噴藥機(jī)器人的循跡控制系統(tǒng)包括機(jī)器人智能感應(yīng)控制系統(tǒng)，電腦、手機(jī)監(jiān)控機(jī)器人循跡及移位系統(tǒng)，遠(yuǎn)程主控中央控制系統(tǒng)等三部分。為了進(jìn)一步保證機(jī)器人噴藥的穩(wěn)定性，安全性和精準(zhǔn)性，整個(gè)系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程手動(dòng)和智能自動(dòng)控制完成（圖4）。

2.1.1? ? 機(jī)器人智能感應(yīng)控制系統(tǒng)? ? 路徑規(guī)劃與導(dǎo)航循跡利用定位系統(tǒng)和環(huán)境感知裝置，機(jī)器人可以通過(guò)建立地圖和規(guī)劃路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。可以采用SLAM（同步定位與地圖構(gòu)建）算法來(lái)建立環(huán)境地圖并規(guī)劃路徑［6 ］，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主避障和路徑規(guī)劃。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行走過(guò)程通過(guò)性高且按照較為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)路徑執(zhí)行，本設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人主要依靠自身安裝的工業(yè)相機(jī)、速度傳感器及角度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)自身姿態(tài)和外部路徑及環(huán)境信息的感知，對(duì)于采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)融合并運(yùn)用已有的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)環(huán)境空間的信息進(jìn)行判斷從而尋找到高效或者近似于最優(yōu)的無(wú)碰撞的路徑，實(shí)現(xiàn)安全快速地通行［7 ］。在兩行農(nóng)作物間采用局部定位的方式，通過(guò)實(shí)時(shí)地收集處理傳感器采集機(jī)器人行走前方的圖像信息，進(jìn)而獲得相對(duì)于兩側(cè)農(nóng)作物的局部定位信息，最終實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人自主避障及最優(yōu)路徑自主導(dǎo)航行走。

2.1.2? ? 遠(yuǎn)程主控中央控制系統(tǒng)? ? 通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人可以與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)交換。用戶可通過(guò)人機(jī)交互界面完成機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制。主控中央控制系統(tǒng)擁有較高權(quán)限，可以隨時(shí)調(diào)整噴藥機(jī)器人參數(shù)和目標(biāo)要求，切換當(dāng)前工作狀態(tài)等。該智能機(jī)器人接收到中央控制系統(tǒng)的相關(guān)指令后，比對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行命令；同時(shí)中央控制系統(tǒng)具有對(duì)智能機(jī)器人統(tǒng)籌、管理、服務(wù)的功能。本設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人也是遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)的終端設(shè)備，既可以智能控制實(shí)施噴藥，擁有一定的自主權(quán)，也需要由中央控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)施，防止智能機(jī)器人出現(xiàn)故障或者突發(fā)狀態(tài)及時(shí)由遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)接管處理。

2.1.3? ? 電腦、手機(jī)監(jiān)控機(jī)器人循跡及移位系統(tǒng)? ? 電腦、手機(jī)監(jiān)控機(jī)器人循跡及移位系統(tǒng)是農(nóng)戶或?qū)I(yè)技術(shù)人員通過(guò)手機(jī)應(yīng)用或電腦遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)器人的工作狀況，并進(jìn)行必要的調(diào)整和控制。結(jié)合智能噴藥機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析可知噴藥機(jī)器人將支持機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向以及調(diào)速。本設(shè)計(jì)的智能機(jī)器采用Blinker 自定義組件布局，按照當(dāng)前的需要，可遠(yuǎn)程操作機(jī)器人循跡及移位控制、變量噴藥控制等多個(gè)功能，其主機(jī)界面如圖5所示。當(dāng)點(diǎn)擊手機(jī)或電腦界面上的不同按鈕時(shí)，即時(shí)調(diào)用程序中所對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，不同的回調(diào)函數(shù)對(duì)應(yīng)著智能噴藥機(jī)器人不同的執(zhí)行動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能噴藥機(jī)器人的遠(yuǎn)程操控與監(jiān)控。

2.2? ?速度、 壓力和流量傳感器

噴灑農(nóng)藥時(shí)，根據(jù)噴藥機(jī)器人行走速度、病蟲害種類及密度控制噴藥劑量、濃度以及藥液輸送管道中藥液的壓力和流量［8 ］。該系統(tǒng)工作時(shí)通過(guò)速度傳感器獲取機(jī)器人行進(jìn)速度確保管道中藥液供應(yīng)穩(wěn)定，通過(guò)壓力傳感器和流量傳感器使整個(gè)噴藥裝置形成閉環(huán)系統(tǒng)，采用模糊 PID 控制算法［9 ］，共同檢測(cè)管道中的壓力值和流量值，動(dòng)態(tài)調(diào)整藥液噴灑劑量及噴霧大小，從而能較好地調(diào)整噴藥系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定噴藥作業(yè)。

2.3? ?自動(dòng)變量噴藥系統(tǒng)及控制方法

為了最大程度地提高噴灑效果和減少農(nóng)藥的使用量，通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)獲取農(nóng)田病蟲害的小面積差異信息［10 ］，采用變量配藥施藥技術(shù)按需噴藥，從而實(shí)現(xiàn)噴藥量的精準(zhǔn)控制。

2.3.1? ? 基于圖像識(shí)別的農(nóng)作物病蟲害? ? 識(shí)別系統(tǒng)不斷增加擴(kuò)充目標(biāo)農(nóng)作物病蟲害病理庫(kù)，存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，噴藥機(jī)器人通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)，根據(jù)攝像頭傳送的影像資料，與庫(kù)文件進(jìn)行對(duì)比，深度分析農(nóng)作物所受病蟲害情況，提供分析結(jié)果給智能打藥控制系統(tǒng)，為農(nóng)作物選擇農(nóng)藥種類提供依據(jù)。

2.3.2? ? 基于微控制器的智能噴藥控制系統(tǒng)? ? 主要包括①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集。包含作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)、智能噴藥機(jī)器人運(yùn)行參數(shù)、噴灑作業(yè)參數(shù)等［11 ］。②基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的通信系統(tǒng)構(gòu)建。各軟件系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信，及人機(jī)界面與核心控制器之間的數(shù)據(jù)通信（注：遙控駕駛方案無(wú)人機(jī)界面與核心控制器之間的通信）。③控制程序的編寫。根據(jù)氣象環(huán)境數(shù)據(jù)，判別是否適合噴灑作業(yè)［12 ］。據(jù)圖像識(shí)別技術(shù)的判別結(jié)果，選擇農(nóng)藥種類，打開(kāi)對(duì)應(yīng)通道的電磁閥，啟動(dòng)噴灑泵，調(diào)整噴頭機(jī)構(gòu)，進(jìn)行農(nóng)藥噴灑作業(yè)，并適時(shí)優(yōu)化噴灑距離、噴灑速度、噴灑時(shí)間，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)想的噴灑效果。④數(shù)據(jù)呈現(xiàn)及上位機(jī)操控功能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)人機(jī)界面（注：遙控駕駛方案無(wú)人機(jī)界面），呈現(xiàn)智能噴藥機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)及操作人員對(duì)噴灑車的遠(yuǎn)程操控功能的實(shí)現(xiàn)［12 ］。

2.3.3? ? 噴藥控制系統(tǒng)參數(shù)的控制與調(diào)節(jié)  ? 本設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人噴藥系統(tǒng)主要由藥箱、變頻泵、藥液輸送管道、流量傳感器、壓力傳感器、速度傳感器及控制模塊等部分組成。根據(jù)病蟲害種類及密度等信息處理結(jié)果通過(guò)壓力傳感器及流量傳感器調(diào)節(jié)管道中藥液的壓力和流量，進(jìn)而控制噴藥濃度［13 ］。為了提高控制精度，該系統(tǒng)中的控制模塊采用PLC控制器，用于接收速度傳感器、流量傳感器及壓力傳感器采集的信號(hào)，從而控制變頻泵及流量閥，最終實(shí)現(xiàn)送藥管道的流量動(dòng)態(tài)控制。智能控制過(guò)程如圖6所示：

3? ?應(yīng)用效果

3.1? ?噴藥效果

2023年6月中旬，在武威市涼州區(qū)、古浪縣大棚內(nèi)進(jìn)行對(duì)智能噴藥機(jī)器人進(jìn)行噴藥量實(shí)驗(yàn)和霧滴沉積量試驗(yàn)。該試驗(yàn)對(duì)同1行植株的噴藥量和人工噴霧進(jìn)行比較［14 ］。噴藥機(jī)兩邊共14個(gè)防滴漏噴頭，噴嘴可噴角度為105°，用自來(lái)水代替混合藥液［15 ］。本噴藥系統(tǒng)為自動(dòng)變量噴藥，通過(guò)在進(jìn)液管和回流管上個(gè)安裝1個(gè)流量傳感器，即可測(cè)量出實(shí)際噴藥量。為了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)時(shí)分別設(shè)計(jì)3個(gè)行駛速度對(duì)同1組植株連續(xù)測(cè)試3次，試驗(yàn)距離為50 m。相比于傳統(tǒng)均勻噴施，變量噴施能夠有效減少農(nóng)藥的使用［16 ］，其原因是在無(wú)須噴藥的種植間隙，控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉閥門，從而減少無(wú)效的噴施。而在有植株存在時(shí)，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)植株的生長(zhǎng)情況及病蟲害情況調(diào)整噴藥量的大小，對(duì)于個(gè)體較小的植株也能夠減少噴藥量，從而能夠在不降低噴施效果的前提下達(dá)到節(jié)約農(nóng)藥使用的效果。

3.2? ?樣機(jī)行走效果

通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)離機(jī)器人的方式測(cè)試手機(jī)遠(yuǎn)程控制距離，測(cè)試距離由近及遠(yuǎn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在手機(jī)直線距離遠(yuǎn)離機(jī)器人50 m以上，手機(jī)控制機(jī)器人信號(hào)傳輸不穩(wěn)定［17 ］。用手機(jī)控制噴藥機(jī)器人轉(zhuǎn)置最大轉(zhuǎn)向角，以2 km/h速度分別向左、向右各轉(zhuǎn)4圈，以噴藥機(jī)器人中心線的中點(diǎn)為轉(zhuǎn)彎半徑的參考點(diǎn)［2 ］。試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)器人樣機(jī)控制相對(duì)靈活，最小轉(zhuǎn)彎半徑為1.8 m，向左向右轉(zhuǎn)向基本一致，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)直行、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。

4? ?應(yīng)用建議

設(shè)計(jì)的智能農(nóng)藥噴灑機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控作業(yè)，可以減輕農(nóng)戶勞動(dòng)強(qiáng)度，改善噴藥作業(yè)環(huán)境。農(nóng)戶噴灑農(nóng)藥應(yīng)盡可能采用智能噴藥設(shè)備進(jìn)行，可以節(jié)約農(nóng)藥，避免農(nóng)戶長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)身體受到侵害。應(yīng)用建議如下，一是農(nóng)戶在噴藥作業(yè)時(shí)最大遙控作業(yè)不超過(guò)50 m；二是噴藥機(jī)器人的最小轉(zhuǎn)彎半徑為1.8 m；三是噴藥機(jī)器人以2 km/h在田間作業(yè)除草作業(yè)間距雙側(cè)約8 m。樣機(jī)控制靈活，噴霧效果好，在以后的田間作業(yè)中充分改進(jìn)優(yōu)化智能噴藥機(jī)器人多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，精準(zhǔn)噴灑農(nóng)藥，提高作業(yè)效率。

該智能噴藥機(jī)器人設(shè)計(jì)通過(guò)融合人工智能、無(wú)人機(jī)和傳感器等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)藥施用的自動(dòng)化和精準(zhǔn)化，有效提高了噴藥效果和農(nóng)作物產(chǎn)量，并減少了對(duì)環(huán)境和人類健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。下一步針對(duì)噴藥過(guò)程中智能噴藥機(jī)器人運(yùn)行的平穩(wěn)性、根據(jù)作物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)精準(zhǔn)靶向噴藥及噴藥效率做進(jìn)一步優(yōu)化，增加噴藥自動(dòng)升降及轉(zhuǎn)向裝置、增大噴藥射程以適應(yīng)更遠(yuǎn)的噴灑距離。

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