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农用 喷洒 无人机 三维设计

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本科毕业设计任务书 农用喷洒 无人机的三维设计 院（系、部） 名 称 ： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 指 导 教 师： 2015年 10月 25 日 一、主要研究内容 （ 1）本农用喷洒 无人机 应实现农药喷洒，天敌 施 放这两种功能。 （ 2）本农用 喷洒 无人机 要求能够实现 农药喷洒 装置 和天敌释放 装置 的 快速 拆卸 。 二、基本要求 1、查阅相关资料，对课题进行研究，撰写外文翻译（不少于 3000 字）、文献综述（ 3000）和毕业设计开题报告； 2、总体方案的设计，绘制装配图，三维建模； 3、完成反映此设备设计原理、设计步骤、计算方法和设计特点的设计说明书一份（不少于 10000字）； 4、毕业设计完成时，提交毕业答辩申请一份和毕业设计工作总结一份； 5、其它要求与河北科技师范学院毕业设计工作条例相同。 三、工作进度 2015 年 12 月 2016 年 1 月：课题准备工作，搜集资料，完成开题报告，任务书，确定方案，完成文献综述，外文翻译等工作，为进一步设计打好基础； 2016 年 1 月 2016 年 3 月： 进行 各部分的设计， 撰写说明书； 2016 年 4 月初 2016 年 4 月末：画图纸， 3D 出图； 2016 年 5 月初 2016 年 5 月中旬：结合实际环境，进行软件仿真和 修改 ，完成课题； 2016 年 5 月中旬 2016 年 5 月末：完成 设计说明书 ，答辩。 四、参考文献 数不少于 30 篇，其中近 5 年内中文参考文献不得少于 10 篇，英文文献不得少于 2篇。 设计说明书：中文参考文献不得少于 10 篇，英文文献不得少于 2 篇。 指导教师签名： 教研室主任审查签名： 本科毕业设计开题报告 农用喷洒 无人机的三维设计 院（系、部） 名 称 ： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 指 导 教 师： 2015 年 12 月 25 日 河北科技师范学院教务处制 一、课题来源 教师 拟题 二、主要依据 （一） 研究背景 近年来我国迎来农用无人机快速发展新机遇。伴随 着我国城镇化的推进，农民从与土地朝夕相处的农村向城镇转移，国内出现了大量规模适中、能够持续发展的小型农场或农业合作组织， 农民逐渐从分散型的小型农户作业向集群规模化农业生产演变，土地逐渐集中。工业化进程的加快促进人口向收入更高的第二和第三产业流动， 城市经济发展和乡镇工业促使农村劳力转移，农村劳动力成本提升。随着农业结构的调整，农民在生产中对适用机械化新技术和各种配套机具的需求越来越迫切。农用无人机以其在农林植保喷药、风力授粉、农田遥感等方面独特的作业优势受到广泛关注， 面对农业上的巨大需求， 不少科研机构 和企业已投入大量人力物力进行农用无人机的相关研究和生产。 （二）农用无人机应用 现状 我国的无人机研究始于 20 世纪 50 年代后期， 60 年代中后期投入无人驾驶飞机的研制，前期的无人机研究主要涉及军事领域，研制经费以国家投入为主。研制工作以西安理工大学、南京航空航天大学和北京航空航天大学为主导，其他科研院所和相关企业 ( 工厂 ) 协作参与，相继研制成功了靶机、高空侦察机等无人机，在无人机相关技术方面取得了一定的进步，之后研究的方向才涉及农业领域。 虽然我国的农用无人机技术发展较晚，但是随着投入研究力量的加大， 近年来我国农用无人机的研究也步入了新的阶段。其中农业应用的小型无人植保飞机发展势头最为迅猛，目前国内生产无人植保飞机的厂家已经超过 10 家，并呈快速增长趋势。现有的农用无人植保机以农用小型无人直升机较多，而农用固翼无人机研发的较少。 目前 ， 我国应用 较多的是 中小型旋翼 无人机， 无需专用起降场地、低空作业，不妨碍航空秩序，较 适合 我国 农业 现状 。 随着 农业结构的调整， 无人机 载重量 的增加，工作效率的提升将成为未来的发展趋势。 2013年 1月，农用航空产业技术创新联盟在海南三亚成立，罗锡文院士担任理事长，联盟由积极投身于 农业航空产业技术进步，从事相关技术与产品的研究、开发、生产、制造、服务的企业、科研单位和大专院校，以及农业航空市场管理、产品检测鉴定及技术推广等相关机构自愿组成，以“推动技术创新、引导产业发展”为宗旨，为推动无人机长足发展提供了组织保证和技术交流平台，为农用 无人机 的 发展提供了保障。 三、研究内容 （一）农用无人机 整体方案 的确定 无人机按照 结构种类可分为 固定翼无人机 、单旋翼直升机和 多旋翼 飞行器 ， 本次研究选用 结构相对 较简单的多旋翼 无人机。多旋翼无人机以三个或者偶数个对称非共轴螺旋桨产生推力上升，以各个螺旋桨 转速改变带来的飞行平面倾斜实现前进、后退、左右运动，以螺旋桨转速次序变化实现自转，垂直起飞降落，场地限制小，可空中稳定悬停。 （二）多旋翼农用无人机整体基本构造设计 多旋翼农用无人机主要有三个部分构成，即为：机体部分、控制部分、动力部分。三个部分的功能各不相同 ,相互作用。机体部分指的是机身骨架 ,它为其他部分提供固定安装和机械连接；动力部分指的是电池、电动机、液泵、机翼等部分 ,它为控制部分提供动力 ,并进行作业；控制部分指的是无人机的控制系统 ,它为运动部分提供精密准确的控制指令。 多旋翼农用无人机的整体设计如下 图： 1、 主机身 2、 飞行控制 系统 3、 旋翼安装架 4、 旋翼动力支臂 5、 螺旋桨 6、 功能 吊舱 7、起落架 8、 电池组 图 1 多旋翼农用 无人机 的整体设计 （三 ） 喷药 装置的 选择 喷药装置 的主 要 包括 联接 架、储药箱、 速率 控制系统 和 喷洒系统 ，药箱 添药口布置在 药箱 的侧面 ，在 不拆卸药箱的情况下也能实现添水加药 ， 其结构简图如下 ： （四 ） 天敌 释放装置的设计 （五） 快速调节扣 图 3 天敌 释放装置结构简图 图 2 喷药 装置 结构 简图 1 2； 3 4率控制系统； 5； 67 ； 8口 使用快速调 节扣实现喷药装置和 天敌释放装置的换 装。 图 4 快速 调节扣 四、研究计划及预期成果 研究计划： 2015 年 12 月 2016 年 1 月：课题准备工作，搜集资料，完成开题报告，任务书，确定方案，完成文献综述，外文翻译等工作，为进一步设计打好基础； 2016 年 1 月 2016 年 3 月： 进行 各部分的设计， 撰写说明书； 2016 年 4 月初 2016 年 4 月末：画图纸， 3D 出图； 2016 年 5 月初 2016 年 5 月中旬：结合实际环境，进行软件仿真和 修改 ，完成课题； 2016 年 5 月中旬 2016 年 5 月末：完成毕业论文，答辩。 预期成果： 农用喷药无人机的设计图纸和毕业论文及其他文字材料 五、特色或创新之处 （ 1） 改进天敌释放器； （ 2） 通过 切换天敌释放装置和农药喷洒装置来实现一机多用。 六、已具备的条件和尚需解决的问题 已具备的条件： 已具备 机械 原理的实验数据和方案的设计及实现，并且已有完整的一些喷药无人机 、天敌释放器的 设计论文。 有待解决 的问题： （ 1）如何选择 或设计天敌释放装置； （ 2） 如何 切换天敌释放装置和农药喷洒装置 。 七、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 本科毕业设计工作总结 农用喷洒无人机的三维设计 院（系、部） 名 称 ： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 指 导 教 师： 2016 年 5 月 20 日 一、计划的实施情况及工作的详细进程 在毕业设计工作过程中 ,我严格按照计划书所确定的目标 ,在规定时间内完成相应的工作 ,使得各项工作得以有条不紊地进行 ,并在答辩之前完 成了全部工作 ,以下是工作地详细进程 : 2015 年 12 月 2016 年 1 月：搜集资料，完成开题报告 、 文献综述 、 外文翻译等工作 ； 2016 年 1 月 2016 年 3 月： 进行 各部分的设计， 撰写说明书； 2016 年 4 月初 2016 年 4 月末：画图纸， 3D 出图； 2016 年 5 月 2016 年 5 月末：完成 设计说明书 ，答辩。 二、研究结果及意义 该喷洒无人机采用六轴结构，相对于四轴机器来说更加安全、稳定，又比八轴机器节约了不少成本，机架由碳素纤维制成，一定程度上减轻了机架的重量，而又不影响机架的强度。该机喷 洒系统采用高效电动离心喷头，大大提高了喷洒效率，所用的农药亦为高效农药，如若抛去无人机自身成本问题，无人机单次喷洒大大节省了用户的费用。该机的优势在于不仅可以用于农药喷洒，更是嫁接了天敌施放装置，引入了生物防治，本次设计只针对玉米螟进行了设计计算，但这种天敌灭虫的方式更适用于森林防虫，此装置只需改变调速电机的转速，调节无人机的前进速度，即可满足森林防虫的需求。虽然该机无法同时装载喷洒装置和天敌施放装置，但通过管夹的连接可实现快速换装，一机多用，让我们的无人机更具竞争力。 三、主要收获及体会 毕业设计是对 我们四年所学知识的考校，但它更是一次很好的学习机会。无人机是目前相当火爆的一个行业，经过这次毕业设计，虽然没能完整的组装一台无人机，但是对无人机的飞行原理、承载能力、各个部分的选型以及无人机一些简单的参数计算等有了一定的认知，对植保无人机这个行业有了一定的了解。并且通过运用 做出了喷洒无人机和天敌施放无人机的三维图以及 维装配图，又一次温习了 和 个软件，对即将毕业的我来说是一次很好的学习经历。 四、存在问题及努力方向 由于本次设计主题为“喷洒无人机”，涉及到较多的部件选型， 电池组、螺旋桨、无刷电机等都是无人机专用配件，且在各自的领域都已相当成熟，无需重新设计计算，因此本文涉及的计算内容较少，主要通过概念性的论述来介绍无人机的结构设计过程。由于设计经验不足，在设计的过程中走了很多弯路，在天敌施放装置的设计过程中，由于前期的考虑不足，因而有两次在做出三维图的情况下否定了两个方案，耽误了好多时间，对本就缺乏经验的我来说可谓雪上加霜，还好最后确定了一个我认为还算可以的方案完成了毕业设计。 专业知识的不足，经验的匮乏将是我们工作道路上绊脚石，通过这次毕业设计，使我认识到了自己的不足，同 时也学到了好多新的知识，对一个机械类的大学生来说，足够的耐心非常重要，实践远比想象重要，只有静下心来去做，才能慢慢的出活，出成绩。在未来的学习和工作中，一定会更加努力，更加认真，不断丰富自己，提高自己。 五、 指导教师评价意见 指导教师签名： 2016 年 5 月 20 日 本科毕业设计外文翻译 农用喷洒 无人机的三维设计 院（系、部） 名 称 ： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 指 导 教 师： 2015 年 11 月 20 日 , we a of to of is 00 g, of it is to to of is 500 g. of we of ID ID 1. As it a a of as et 1998;1995. et a in of an et 2001. in a In we a 0 a of of is to an of is to on a In to of to of as as to 0 is is as 2, we 3, we of 4, of of is 5, we of , we of 2. of 50 is of 0 it is we is a 0 as a of 0 1, as an et 2006. is a As 0 of to of it is a to in to of by to 2003. is as 0, 1350:0 1. 0 as to in to s up/0 is in it or , 2, is It is 2006, Hz is of It is PS IC(in in be . 2 be by to ID in P 2128g is 8g is us to be to of 2006 in as as an be to 2. 3 in 3. n to s on as 4 2006. of 128 an PS PS of GL is GL is an up 6 GL is to 2 of is to is a in PS or 2006. In a PS In a in PS if PS is in a to 3) on an 4 he be C 104 C 1045 a a a GA a a of to a of 6. of it et 2006 in 5 C 104 I s t a r g e t ?C a p t u r e S c e n eC o l o r t h r e s h o l d i n gF e a t u r e s e g m e n t a t i o nI m a g e d a t a r u d u c t i o nS i z e f i l t e r i n gI s t a r g e t ?S h a p e f i l t e r i n gI s t a r g e t ?T a r g e t s d i s t a n c e e s t i m a t i o nT r a c k i n 6 of of is we to as is is 7 et 1997. to 8 2004, we q. (1): u = f(= g(P). (1) (9) 7 8 of 9 n 9, is of It be of of to is of as . . of n , “1” an 0” no in We of to of in to in , s is so of to s 4. a is to be is of s is a of s it is et 2000,a of of is of in of in is be as a of of to of et 1996; et 1994. a of a R on of by 2001; 1974;1996. In to of EM of to of a 1999 O 105 1995. We in of a to a of in q. (2): In to s we of 000 as of We of EM q. (3) of is of EM it 022, 023, 018; 004, 007. k is of yi1(i = 1, 2, 3) of to of yi2(i = 1, 2, 3) of to of ID of an et 2001;et 2005; et 1998; 1996. To be be a be et 2001 is a if on in a to be of is to a to a or a be to a et 2005. A is a is to it no of a of it is in of to to of be if of On of of it It a s It is to be it no be at 10 A) B) C) 1) 2) 11 ID oo et of by in to in et 1998, 10 of a of of of of of we ID 11. to et 1996, is of In to we ID of of 5. he is 122006. C it to by a on on F 600 of is up 6 km,is up 80m 600105 12 of is be to of as to 6. ue to to a on a we of a of on it in to of we to of is 500 g (is 00 g, C 104is 000 g), 0 we 2006 to to 小型无人直升机的系统设计 本文介绍了设计一个相对低成本和一个更兼容的无人直升机系统，该系统以 于直升机的有效载荷限制，我们选择 器的重量约为 500克，远小于直升机模型的负载能力。因此，设计双目立体照相机 系统实现完全无人飞行的可行性，仪器的整个重量（包括电源）约为 1500克。该直升机模型使用子模型辨识（ 算法，我们的讨论处理模糊 关键词：直升机， 糊 在过去十年中，小型直升机日益流行采用无人驾驶飞行。由于直升机独特的飞行能力（例如：低速飞行，盘旋飞行，起飞和着陆得垂直性和他们的敏捷性等） ，所以它可以提供一些执行特别飞行任务一个有用的平台，如监视，救援，安全监测， 摄影等。 许多无人直升机发展应用并不相同 ， 1998年 ; 康威， 1995 。罗伯茨等人提出了一种小型无人直升机不需要与地面进行通讯，除非到遇紧急情况 罗伯茨等人 ，2001 。通常情况下，仪表板因为执行不同的任务而设计不同。 在本论文中，我们提出了一个相对低成本和更自主直升机系统，在 0 级无线电遥控直升机上它将配备一些更兼容仪表板。该项目最初的目的是是开发一种无人驾驶可自主飞行的直升机系统，进一步研究的目标是实现对移动目标的自主软着陆。 为了实现这个飞行任务，在直升机仪表盘有必要测量飞行数据