极飞农业无人机 - 产品认知 - 教案 - 20191211

极飞学院订制XP 2020款农业无人机培训学员手册极飞XP 2020 款农业无人机，集智慧播撒、精准喷洒于一体，可灵活搭载不同容量的作业箱，通过手机或智能遥控器，在所以地形条件下轻松高效地开展播种、撒肥、施药和投饲工作，为每一位用户提供智能、精准、高效、灵活的生产解决方案。1、20升大容量药箱：可携带 12/16/20 升药箱与 16 升颗粒箱2、高效精准喷洒：iRASS离心雾化 高速气流播撒作业快效果好3、全地形自主作业：预知地形全貌，自动安全飞行4、AI农田处方图：按需播洒，减量增效，生态环保5、RTK厘米级定位：双擎 RTK 融合对地视觉，精准导航自主飞行6、MIMO 4D 成像雷达：前后四维感知，精准自动避障（注：标准版未搭载此配置）7、整机IP67防护：高度模块化，整机防水防尘，可水洗冲刷8、15分钟极速充电：两组电池一个发电机连续作业不停歇第1章 XP2020农业无人机外观简介1.1 XP2020农业无人机系统组成XP 2020农业无人机主要由以下几个部分组成：载机平台（包括上下板子、机臂、脚架、）动力系统（FOC电调、电机、螺旋桨）、电力系统（智能超充电池、智能充电器、发电机）、GNSS RTK高精度定位系统（农田测绘杆、移动基站、云基站）感知系统（SUPERX Pro 飞控系统、MIMO 4D 成像雷达、对地视觉）、喷洒系统（蠕动泵、液管、离心喷头）、播撒系统（颗粒箱、播撒机）、装药系统（智能药箱、智能灌药机）、运营管理监控系统。1.2 XP2020农业无人机外观结构XP2020农业无人机外观可见部件有：可折叠螺旋桨、高性能电机、喷洒状态指示灯、离心喷头、机臂、头罩 、机身、MIMO 4D 成像雷达、智能药箱、飞控、脚架、蠕动泵、智能超充电池、RTK 模块等。1.3 外形尺寸1.4 外观极设计红色的外壳：XP2020的主色为红色，有致敬东方红拖拉机的意思，另外红色比较显眼，农田的作物大部分是绿色，万绿丛中一点红。四旋翼设计：在多旋翼无人机的设计中，四旋翼是最好的设计，同时也是风场最稳定的，因为旋翼越多，会导致风场越乱，影响喷洒质量。1.5 各部件位置1.6 动力系统全面题升XP2020农业无人机喷洒最大载重为20L，播撒载重为16L，载重变大意味着XP2020的作业效率会更高，飞机的体积、动力也要随着增大。可折叠螺旋桨型号：P40128 直径螺距：40 12.8 英寸 单片桨叶重量：162 克 整桨重量：440 克高性能动力电机型号：A20定子尺寸：80 30 毫米KV 值：85 转速/伏最大拉力（单电机）：22 千克额定功率（单电机）：1500 瓦XP2020更换上了40寸的螺旋桨、高性能动力电机以及电机的柔性连接，使飞机整体的螺旋桨力效提升了15%，拥有更大的风场，穿透力更强。1.7 框架强度XP2020的机身进一步加强，采用“防滚架”设计时刻保护着核心元件，将机身框架结构强度提升了30%，即使受到意外撞击，依然能够给机身核心元件提供足够刚性的空间和强力的守护。1.8 模块化设计XP2020的模块化设计在19款P30的基础上继续提升，长途运输更加便捷，拆修更加简单，维护更加方便，一个稍微懂一点机械的用户就可以维修这个产品，更换设备一把螺丝刀搞定。1.9 一体化设计，卯榫快拆铝合金一体化起落架，喷头连接未用螺丝，更换更加方便，可快速拆卸。1.10 IP67防护XP2020农业无人机依然是整机IP67防护，水密隔舱设计，农田作业结束后，直接水洗冲刷设备全身来清洁，十分方便。1.11 不同载荷，灵活选择XP2020的药箱有12L/16L/20L/三个型号供大家选取，针对不同的作物、地形选择最佳容量的药箱，能达到事半功倍的效果。同时还可以支持撒播系统、种子、化肥等各种颗粒剂，颗粒箱的容量为16L。第2章 XP2020喷洒系统喷洒系统是 XP2020 农业无人机的任务载荷，由药箱、喷洒管路、蠕动泵、离心喷头及喷洒控制器组成，XP2020 无人机采用的是高频脉冲蠕动泵，将喷洒流量提升至 7.2 L /min，同时使用全新自生长式材料，彻底避免泵管堵塞风险，将泵组寿命延长 100%。2.1 蠕动泵植保无人机喷洒系统常见的两种组合：压力泵+压力喷头、蠕动泵+离心喷头，XP2020农业无人机采用的是蠕动泵+离心喷头的组合方式。压力泵+压力泵头的缺点1. 选定隔膜泵和喷头后，喷洒流速和雾化不可调节2. 大多采用1个水泵+多个喷头模式3. 喷头容易堵塞4. 不同雾化效果需要换不同孔径的喷头蠕动泵喷头数量：4 个电压：42 伏最大系统工作流量：7.2 升/分钟最大单泵工作流量：1.8 升/分钟工作原理：蠕动泵的工作原理是通过重复压缩弹性管，使管中液体向一定方向运动（其流速由管的直径和压缩速度决定），就像两根手指挤压充满液体的软管一样，随着手指的移动，管内形成负压，液体随之流动。蠕动泵是喷洒系统的动力源泉，源源不断地将药液从药箱中吸取出来并传输至各喷头。蠕动泵的优势：1. 不污染泵体、维护简单；2. 转速可控；3. 耐久性和密封性好；2.2 离心喷头离心喷头型号：SNZ-18000A数量：4 个喷盘转速：200016000 转/分钟雾化粒径：85550 微米（可任意调节）喷幅：精喷：4.5 米，快喷：7.0 米工作原理：通俗的讲，就是利用旋转产生的离心力，将液滴撕裂、碎片化，达到雾化的效果。离心喷头的优势：1. 雾化均匀，适用更多经济作物；2. 雾化等级可自由调整，不需更换喷头；3. 喷盘不容易堵塞，药剂使用面宽；4. 喷头寿命长，喷盘耐腐蚀性强；2.3 变量喷洒技术是指系统能根据外部情况（飞行速度、高度等），实现流量和雾滴颗粒等可控参数的自动调整，以达到精确喷施目的，是实现精准农业的前提。如上图所示，变量喷洒就是指在保证亩喷洒量（单位：mL/亩）恒定的条件下，根据飞行速度的快慢动态调整喷洒流速（单位：mL/分钟）的快慢。2.4 亩喷洒量计算例如，XP2020农业无人机的参数设置为飞行速度为6米/秒，喷幅4.5米时，与之对应的可设置的最大亩喷洒量为1480毫升/亩。2.5 离心雾化效果药液雾化颗粒越小，附着作物表面的数量越多，分布更均匀，吸附性也更好。2.6 有效喷幅根据2018-6-1农业部发布的行业标准植保无人飞机质量评价技术规范，15个/ cm2即为有效喷幅。2.7 精喷区和快喷区精喷区：15个/ cm2为精喷区；快喷区：5个/ cm2为快喷区；加深对农业的理解，才能够因地制宜制定最佳的作业策略，取得作业效率上的新突破。如果是防治，可以采用快喷参数来作业，如果是治理病虫草害，就要用精喷作业。第3章 XP2020播撒系统极飞智能播撒系统(JetSeed)，是极飞科技针对农业生产中的播种、植保环节研发的自动化播撒设备，它可以配合极飞 P30 2019 款植保无人机平台，通过高速气流，高效地将种子、肥料等固体颗粒精准投放至所需环境。得益于极飞科技成熟的全自主飞行控制系统和 RTK 高精度导航设施，JetSeed 的飞行播撒精度达到了前所未有的新高度。技术特点： 精准变量播撒 高速1气流直播 多场景作业 RTK高精度飞行 全自主作业2.1播撒参数型号：JS-1料箱容量：16 升重量：2.5 千克防水等级：IP55工作温度：-2060 储存温度：-1040 播幅：2.54.5 米排料轮转速：2080 转/分钟出料风速：0-18 米/秒播撒颗粒范围：1-10 毫米（固体颗粒）2.2 播撒系统的组成播撒系统由颗粒箱+播撒机组成，最大载重为16L，可播撒种子、化肥、饲料等，播撒机通过高速气流，把种子、化肥等1-10毫米的固体颗粒均匀的喷射出去。播撒机颗粒箱2.3 播撒机结构播撒机主要由两大部分构成：进料控制通道和高速喷射通道，进料控制通道负责精准控制固体颗粒的目标输出量；高速喷射通道是通过高速气流加速固体颗粒，控制有效的播幅，并保证颗粒散步范围内的分布均匀程度。2.4 进料控制通道进料控制通道由滚轴定量器+扰动轮+料位传感器组成。1、滚轴定量器（排料轮）：定量功能，如右图，它是一种旋转轮式结构，绿色线为充种区域。每当凹槽旋转，颗粒就会将凹槽填满。故每一次出的量都是恒定的（10%控制精度）。2、扰动轮：搅动作用，使颗粒能均匀下落，特别是轻质颗粒。3、料位传感器闭环检测，协助撒播系统判定种箱内的颗粒情况。2.5 高速喷射通道高速喷射通道由涵道风扇+喷射管道+导向管组成。1、涵道风扇：提供高达18米/秒的加速气流和超过1000pa的垂直风压；2、喷射管道：利用文丘里效应，获得高速喷射气流的同时，使进料口形成低压区域，固体颗粒获得向下吸力。3、导向管：将获得速度的颗粒导向目标区域，分布更均匀。2.6 变量播撒技术播撒不同的物料，颗粒大小不一，需要更换不同的滚轴定量器，并进行校准。2.6.1 播撒校准使用播撒器播撒不同的物料，或更换不同大小的排料轮，为确保播撒的精准，需要对播撒器进行校准，否则会导致亩播量不准确。具体校准步骤如下：1、校准前准备盛物袋和电子称；2、若选择的盛物袋较重，需先用电子称称量盛物袋的重量，并将电子称置零；3、往种箱加满要播撒的物料；4、将无人机抬高，将盛物袋置于散流器出口；5、在播撒系统界面点击管理，根据需要添加颗粒类型，点击校准按钮，播撒系统自动排料，等待60s后，排料完成；6、用电子称称量盛物袋里物料的重量；7、将数字填入App中，单位为克，点击保存，播撒系统校准完成；2.7 播撒案例农业陕西汉中水稻播种亩用量：3.5KG/亩、设定播幅：2.5米、飞行高度：2.5米、品种：常规水稻安徽霍邱水稻播种亩用量：2KG/亩、设定播幅：2.5米、飞行高度：2.2米、品种：杂交水稻安徽巢湖水稻播种亩用量：2KG/亩、设定播幅：2.5米、飞行高度：2.5米、品种：杂交水稻江苏睢宁水稻播种亩用量：34KG/亩、设定播幅：2.5米、飞行高度：2.5米、品种：杂交水稻江苏睢宁水稻播种亩用量：34KG/亩、设定播幅：2.5米、飞行高度：2.5米、品种：杂交水稻浙江宁波水稻播种亩用量：68KG/亩、设定播幅：2.5米、飞行高度：2.5米、品种：常规水稻林业四川成都飞播造林亩用量：0.6KG/亩、设定播幅：2.5米、飞行高度：70米、品种：乌桕、刺槐等渔业湖北小龙虾饲料投放亩用量：2.4KG/亩、设定播幅：2.5米、飞行高度：4米、品种：虾饲料畜牧业四川红原县万亩草籽撒播作业亩用量：1KG/亩、设定播幅：4米、飞行高度：4米、品种：草籽第4章 XP2020感知系统农业无人机光有环境数据还不够，还需要拥有感知能力，这样才能灵活应对各种“路况”。感知系统包括：GNSS RTK高精度定位系统、飞行控制系统、地形模块和避障模块。4.1 GNSS RTK高精度定位系统GNSS RTK 高精度定位系统有GNSS RTK 农田测绘器、移动基站和云基站组成，为农田测绘、无人机飞行提供厘米级的高精度定位，使航线规划准度达到厘米级，实现厘米级高精度航线飞行，避免因飞行的不精准导致的重喷、漏喷及飞行事故发生。高精度的定位飞行是实现精准喷洒的不可缺少的两个条件之一（另一个是喷洒精准）。4.2 地形模块地形模块由防地模块和对地视觉组成。型号：TR24S30感知方式：毫米波 高度测量范围：0.530 米（距作物表面相对高度）定高范围：130 米（距作物表面相对高度） 最大坡度：45（飞行速度 2 米/秒 情况下）防护等级：IP67防地功能主要是让飞机能够沿着地形起伏飞行，防地是一种垂直方向的定位，会随着地势的高低起伏而相应的变化。对地视觉功能主要是在GPS定位系统出现信号遮挡、干扰等异常时，为飞机提供辅助定位功能，确飞行安全。而对地视觉是一种水平方向的定位，能让飞机水平位置保持稳定。4.3 飞行控制系统飞行控制系统之于无人机相当于驾驶员之于有人机，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、降落等整个飞行过程的核心系统，该系统可以保障无人机飞行稳定，降低操作员的操作难度，提高执行任务能力与飞行品质、增强飞行安全、减轻操作员负担。XP2020 农业无人机采用全新的全新 SUPERX Pro 飞控系统，新增了一个处理器，飞控方面，我们今年在 XP 2020 款上新增了一个处理器，它能独立处理空间避障和三维测绘数据，让无人机拥有一定的自主思考能力，不像以前只是执行通过遥控器或者地面站发出的指令。有了“大脑级”算力后，未来我们的农业无人机甚至能够自主执行协处理器的思考逻辑。4.4 避障系统避障分为：航线避障、手动避障和自主避障。航线避障：在测绘时把障碍物圈出来，生成的航线就自动避开障碍物了；手动避障：当无人机检测前方有障碍物时，悬停住，需要操作员手动遥控飞机避开障碍物之后在继续执行航线自主避障：无人机检测前方有障碍物，不需要认为的操作，无人机自己能够知道前方障碍物的思维信息，自己做出决策，绕开障碍物飞行。MIMO 4D 成像雷达 型号：RD2447功耗：4 瓦 2（前后向）感知方式：毫米波成像，多发多收感知参数：障碍物位置、距离、运动方向、相对速度感知范围： 1 厘米 1.530 米视场角（FOV）：水平 35，垂直 35避障方向：根据飞行方向实现前后向避障安全避障相对高度： 1.5 米安全避障相对速度： 8 米/秒安全避障距离：2.5 米（无人机刹车至稳定悬停后桨尖与障碍物之间的距离）XP 2020 农业无人机旗舰版，前后都配备了MIMO 4D 成像雷达，构建以飞机为中心的立体地图模型，就像为机身加一层“防护罩”，全面准确地预判所有障碍物的行动，从而快速精准绕行，自动避障，保证飞行安全。MIMO 4D 成像雷达，基于 MIMO 技术的毫米波雷达，实现对障碍物位置、距离、运动方向和相对速度的四维感知，飞机最大可以在12.5 米/秒的相对速度下完美避障，最远探测距离为30 米，最多同时探测 128 个障碍物，识别精度高达 1 厘米，可自动绕开电线杆，还支持 30 米 精准仿地飞行，轻松适应山地作业环境。第5章 ACS2 单手操作杆极飞 ACS2 单手操纵杆是一款操作简单、容易上手的农业无人机操控与农田测绘设备。小地块无需接入 RTK 基站，一键执行手控飞行，便捷易用，支持 4G 移动网络，更可配合极飞农业 App 进行全自主飞行作业，安全省心。5.1 ACS2单手操纵杆界面介绍ACS2单手操纵杆由单手操纵杆和RTK测绘模块组成，手自一体，即可手控操作，也可以自主飞行作业。ACS2 单手操纵杆，借鉴了农户最熟悉的电视遥控器设计，一个操作只要按一个按键。ACS2 单手操纵杆的操控界面分为6大区域，分别是状态指示、飞行控制、速度控制、播撒控制、智能功能和电门。5.2 状态指示灯介绍（从左至右）a. 电源信号灯那个b. 设备连接信号灯c. 无人机连接信号灯d. 飞行状态信号灯e. 任务状态信号灯f. RTK 状态信号灯指示灯状态说明（由左至右）5.3 开/关机开机：长按电源按键，直至6个指示灯同时闪烁；松开并再次长按电源按键，直至遥控器发出语音提示遥控器关机。关机：长按电源按键，直至6个指示灯同时闪烁；松开并再次长按电源按键，直至6个指示灯全灭。5.4 起飞/降落起飞：同时长按升降按键 3 秒，之后无人机自动起飞，在 2.5 米高度停，若在 3 秒内松手则取消起飞指令。降落：无人机在空中，同时长按升降按键降落。高低控制：无人机起飞后，按住背部上/下按键，无人机进行升高/下降。5.5 手动飞行操作如下方向控制移动方向：前、后、左、右按键，控制无人机往对应的方向移动航行方向：顺、逆时针按键，控制无人机对应的旋转方向悬停：短按中间按键，控制无人机悬停返航：长按返航键，无人机返航喷洒作业打开喷洒模式：短按 S 键关闭喷洒模式：短按 S 键增加喷洒药量：短按 S 键上方的 + 键减少喷洒药量：短按 S 键下方的 - 键速度控制提速：先短按 V 键上方的+键减速：先短按 V 键下方的-键A-B 点作业模式打点操控无人机至指定地点，快速短按A键2次，确定此时无人机所在位置为A点；操控无人机至另一指定地点，快速短按B键2次，确定此时无人机所在位置为B点；开启作业快速短按2次智能模式按键，遥控器发出语音提示“智能模式”；若短按A键，无人机将按照提示往左航线作业；若短按B键，无人机将按照提示往右航线作业；注意：选定路线后再按A/B键不会改变航线；更换航线切换手动模式：快速短按2次智能模式按键，直至遥控器发出语音提示“手动模式”；短按 A/B 键再次选择航线退出作业短按任意动作按键或智能模式按键第6章 极飞农业App全新的农飞农业App功能强大，支持AI农业处方图、自定义作业参数，可以一控多机以及分享作业报告。6.1 一控多机一人可同时操控多达5台XP农业无人机，为农户节省大量的劳动力。6.2 全面支持农田“处方图”作业AI农业处方图就是告诉极飞农业无人机飞行喷洒的时候，哪些地方要多打药，哪些地方要少打药。举个例子，作业区域中间有一块菜地不用喷药，我们就可以在处方图编辑器上圈选出菜地区域，设置喷洒量为零，飞机飞过不需要特地停下，而是自动关闭喷头，作业更加智能高效；也可以在水稻田中，把不同生长周期的地块圈选出来，设置不同的喷洒量。6.3 分享作业报告当农户问你打完了没，打了多少亩地，怎么收钱的时候，你就可以通过微信把 App 的作业报告分享给他，喷幅、速度、用量、面积全部都有记录，结账不仅更方便，也有了更安心的保障。建议大家，养成给农户分享作业报告的习惯，清清楚楚地告诉农户你是高品质服务，没有乱飞，没有重喷漏喷，一一列举作业报告明细，让农户感受到你的服务队是专业靠谱，对建立服务口碑很有帮助。第章 电力系第7章 电力系统电力系统由智能电池和智能充电器构成。智能电池内集成管理系统，能自主对电芯进行均衡管理和诊断分析，可防止电池过度充放电，极大地提高了智能电池的寿命。7.1 智能电池控制面板介绍在智能电池控制面板上有1个按键（开关键），1颗红色LED灯（电源指示灯），5颗绿色灯（电量指示灯）。按键：开/关机，长按开关键按键，直至5颗绿色LED灯同时闪烁松手，立即再次长按开关键，直至5颗绿色LED灯常亮，并听到“滴”的一声，表示开机成功，关机同样操作。电源指示灯（红灯）：常亮【开机正常】 快闪【温度过高触发保护，停止充放】 慢闪【温度过低加热至正常】电量指示灯（绿灯）：5颗常亮【 100% - 90% 】 4颗常亮【 90% - 70% 】 3颗常亮【 70% - 50% 】 2颗常亮【 50% - 30% 】 1颗常亮【 30% - 10% 】 7.2 第三代全新的 B13860S 智能超充电池13 芯 / 865.8 瓦时 / 4.35V 工业级高压电芯IP67防护，可水洗水冷散热，无需等待3C超充，15分钟充满兼容极飞全线 P 系列植保无人机搭载 XBMS 智能电源管理系统，电芯电量自平衡，保证飞行安全。电池容量为865.8瓦时，电池充满电，从电量 30%95%以上，只需 13 分钟。同时配备IP67的防护等级，可将整个电池泡在水里充电，水冷散热，落地即充，充完即用，无需等待。因此两组电池，一台发电机就能够循环作业。7.3 CM125000充电管理器设备型号：CM12500充电输出：AC90-175V/25A（max）/ 1250W（max）AC180-260V/50A（max）/ 2500W（max）散热方式：外部散热工作温度：-20-45储存温度：-20-50工作海