基本信息
- 项目名称：
- 果树自动对靶农药喷洒机模型
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 自动间歇式对靶喷药是精准施药技术的发展趋势，该作品是精准施药的模拟应用和尝试。模型综合应用了机械、检测和控制技术，机构用“慧鱼”构件组装，控制程序用“ROBOPro”设计，利用超声波距离传感器探测果树位置、树高和树形。模型可实现在模拟果园环境中自动前进寻找果树目标并准确定位，从树冠顶部开始向下按树冠形状精准对靶喷药作业。
- 详细介绍：
- 目前国内果园常用的连续式喷药机械存在着工作效率低、农药利用率低及环境污染大等缺点。要解决传统连续性喷药效率低下的缺点，有效途径之一是变连续喷药为间歇喷药，把自动控制技术和喷雾技术结合，对果树目标自动识别，实现对靶喷药。在研究适宜的机械化喷药方式的基础上确定出模型作业动作，进而设计模型机械结构并完成模型组装，利用“慧鱼”专用单片机和控制软件完成模型控制系统设计。经试验，研制的“果树自动对靶喷药机模型”能够在模拟果园环境中实现自动寻找果树目标，实现准确对靶定位，并按照果树树冠的形状实现精确对靶喷药作业。对靶喷药提高了喷药的准确性，间歇式喷药方式提高了农药利用率，减少农药浪费和对环境的污染，无人操作的自动化作业避免了农药对人体的伤害。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目前国内果园常用的连续式喷药机械存在着工作效率低、农药利用率低及环境污染大等缺点。要解决传统连续性喷药效率低下的缺点，有效途径之一是变连续喷药为间歇喷药，把自动控制技术和喷雾技术结合，对果树目标自动识别，实现对靶喷药。在研究适宜的机械化喷药方式的基础上确定出模型作业动作，进而设计模型机械结构并完成模型组装，利用“慧鱼”专用单片机和控制软件完成模型控制系统设计。研制的“果树自动对靶喷药机模型”能够在模拟果园环境中实现自动寻找果树目标，实现准确对靶定位，并按照果树树冠的形状实现精确对靶喷药作业。对靶喷药提高了喷药的准确性，间歇式喷药方式提高了农药利用率，减少农药浪费和对环境的污染，无人操作的自动化作业避免了农药对人体的伤害。
科学性、先进性
- 目前国外广泛运用的精准施药机械主要包括：对靶间歇喷雾机、风送低量喷雾机、静电喷雾机、回收喷雾机和恒压喷雾机等，而国内在精准施药技术方面的研究相对落后，具有自主知识产权的精准施药机械极少。设计完成的“果树自动对靶农药喷洒机模型”能够在模拟果园环境中实现自动寻找果树目标，完成间歇对靶精确喷洒农药，是机械技术、自动控制技术在植保机械上的综合创新应用。该模型具有喷药效率高、节约农药、工作可靠、污染小的特点。模型的机械结构和控制设计有实用价值，可为实际的对靶间歇喷药机设计提供参考。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月，获“青春彩云南•动感地带杯”第六届云南高校青年学术科技节大学生课外学术科技作品竞赛二等奖。
作品所处阶段
- 目前模型还处在实验阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型，照片，现场演示，图片，录像。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本模型由直流电机驱动，可接9V电池或9V直流变压器。按下启动开关后，模型自动前进寻找果树目标，完成喷药作业。“果树自动对靶农药喷洒机模型”的主要特点是模拟实现了喷药过程的全程自动化，能自动寻找果树目标，实现准确对靶定位；喷头可根据果树的高低、宽窄，自动完成对靶喷洒的作业；四轮驱动底盘能够适应果园泥泞的环境和复杂地形。与国内普遍采用的人工和连续式机械喷药方式相比较，模型采用的间歇式对靶喷药方式具有显著优势。 我国果园农药用量很大，采用普通的喷雾器有80-90%的药液不能有效的沉积在作物上，发展高效对靶喷药技术，能节约大量农药提高病虫害防治的经济效率，避免农药对工作人员的危害，最大限度地提高农药利用率，减少环境污染。对靶喷药技术应用前景良好。 模型能在模拟果园环境中完成高效自动化作业，主要受资金制约尚未能研制出实际的样机，市场前景及经济效益有待研究。
同类课题研究水平概述
- 近几年来，发达国家为提高农药喷洒的效率和减少农药喷洒时对人体的伤害，农药喷洒机械正趋向自动化。所以，国外发达国家一直在高效施药技术领域开展着大量研究工作。研究趋势是根据农业生产中杀菌和病虫害防治的要求，结合现有的高精尖科技成果，应用光机电一体化技术、自动化控制等技术在施药过程中按照实际的需要喷洒农药，做到“定量、定点”，实现喷药作业的人工智能化，做到对靶喷药，计算机智能决策，保证喷洒的药液用量最少和最大程度附着在作物叶面，减少地面残留和空气中悬浮漂移的雾滴颗粒。 国外在农药施药技术方面的研究比国内的要先进很多，在发达国家精准施药的机械主要包括：1、对靶间歇喷雾机，2、风送低量喷雾机，3、静电喷雾机，4、回收喷雾机，5、恒压喷雾机，这些技术现在都已经得到广泛的运用。而国内在这方面的研究相对落后，对精准施药机械的应用也很少或是基本没有应用。中国农大的何雄奎教授在接受《农经》杂志记者采访时表示：“按照这样的趋势发展下去，经过5—10年，我们才仅仅达到发达国家上世纪八九十年代的水平。”农业部南京农业机械化研究所戴奋奋在《简论我国施药技术的发展趋势》中说道：“对于‘对靶间歇喷雾机’关键是要解决对靶物的识别技术。而识别技术可以分为两类：一类是图像识别技术，一类是回波识别技术。根据我国的国情，应该重点发展二维成像技术和回波识别技术。同时如何准确、及时、定量地把药液喷洒到已识别的靶物上，也是此类机具的关键和难点。”按照现在国内的发展趋势，对靶间歇喷雾机也将是未来几年或几十年内发展的重要方向。 目前国内使用的喷药机具主要是手动踏板式喷雾机和高压喷枪。“果树自动对靶农药喷洒机模型”是精准施药技术的模拟应用和尝试，可为实际的对靶间歇喷药机设计提供参考。
