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大型噴灌設(shè)備由于其覆蓋面積大、能耗低、省人工等優(yōu)勢(shì)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，目前全世界約有40萬套噴灌設(shè)備灌溉著約2000萬公頃的農(nóng)田，成為大規(guī)模農(nóng)業(yè)種植的基礎(chǔ)設(shè)施。但噴灌設(shè)備僅限于灌溉，存在使用率不高、功能單一的問題。作為農(nóng)田中唯一常年矗立的行走設(shè)備，我們認(rèn)為其實(shí)可以賦予其更多的功能以提高使用效率，基于此我們研發(fā)了田間植保機(jī)器人系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基本原理就是在現(xiàn)有噴灌機(jī)結(jié)構(gòu)上增加一套鋼絲繩行走系統(tǒng)，既充當(dāng)多功能小車行走的軌道又同時(shí)為多功能機(jī)器人供電。這樣多功能機(jī)器人可以不受儲(chǔ)能限制，沿噴灌設(shè)備軸線方向持續(xù)運(yùn)行。多功能機(jī)器人實(shí)際上就是個(gè)運(yùn)載平臺(tái)，通過搭載不同的功能模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。當(dāng)搭載噴藥系統(tǒng)時(shí)即為噴藥機(jī)；當(dāng)機(jī)搭載撒肥系統(tǒng)時(shí)即為撒肥車；當(dāng)搭載傳感器時(shí)即為蟲情、病情、長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；當(dāng)搭載刀片系統(tǒng)即為去雄系統(tǒng)；當(dāng)搭載表型設(shè)備時(shí)又化身為作物表型系統(tǒng)……此時(shí)噴灌設(shè)備就不限于單一的灌溉功能而變化成了一架田間機(jī)器人。

在噴灌機(jī)上通過間隔安裝C型吊架，吊架之間用四條包鋁鋼絞線緊固，每隔一定距離從噴灌機(jī)塔盒位置取電，靠近中心車位置設(shè)有機(jī)器人升降裝置。噴灌機(jī)尾部有張緊度調(diào)節(jié)裝置以保證鋼絲繩緊度。四條鋼絲繩中有兩條除了起到承載作用以外還承擔(dān)供電功能，與C型吊架固定時(shí)采取絕緣措施。

這個(gè)系統(tǒng)充分的利用了噴灌機(jī)組桁架的強(qiáng)度冗余，因?yàn)殍旒苤挥性趪姽鄷r(shí)才承受到較大荷載。而噴藥、撒肥等絕大部分功能是在非灌溉時(shí)間實(shí)施的，而此時(shí)的荷載遠(yuǎn)低于噴灌時(shí)設(shè)備結(jié)構(gòu)的荷載。因此噴灌機(jī)組有足夠的強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)以上功能。

而目前看來噴藥也是最亟需解決的功能選項(xiàng)，關(guān)于噴藥系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)如下：

需要說明的是整套系統(tǒng)的運(yùn)行不需要人員值守，全部都是自動(dòng)完成的。操作人員只需要將需要噴施的藥液一次性配好（可以利用現(xiàn)有平移式噴灌機(jī)組的兩套肥料桶，可以一次性全部配好也可以兩個(gè)桶交替使用。一個(gè)桶供藥的同時(shí)另一個(gè)桶配液，配藥用的清水則來源于供水渠。這樣可以實(shí)現(xiàn)噴藥作業(yè)的持續(xù)運(yùn)行）即可一次性自動(dòng)完成整個(gè)地塊的噴藥作業(yè)。

噴藥小車的運(yùn)行原理和普通的噴桿式噴藥系統(tǒng)是一致的，也就是藥箱中的藥液通過增壓泵輸送至噴桿中的各個(gè)噴嘴。噴嘴的間距為50cm，采用的是美國進(jìn)口Teejet氣吸型XR扇形噴嘴。

噴藥系統(tǒng)的控制可以通過手機(jī)、ipad、筆記本電腦等第三方硬件，完全不需要專門的控制硬件。在田間機(jī)器人系統(tǒng)上設(shè)置專屬的二維碼，這樣任何人只要攜帶以上設(shè)備且知曉該小車的密碼即可與小車建立通信并進(jìn)行操作。操作界面簡(jiǎn)單易懂，不需要專業(yè)知識(shí)即可作業(yè)。用戶只需要設(shè)定設(shè)備的長(zhǎng)度，每畝噴藥量及期望作業(yè)時(shí)間整個(gè)系統(tǒng)即可核算出噴藥強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)的運(yùn)行速度及藥液用量。操作人員只需將藥液配置好即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)噴藥作業(yè)的無人化。