农用无人直升机

2024-07-04

农用无人直升机（精选八篇）

农用无人直升机篇1

高效:1架飞机施药效率达到5.33~8 hm2/h。

节水:使用超低容量液剂、热雾剂及超低容量静电制剂, 667 m2施药量仅200~500 mL (加上水) , 几乎不需耗水。

优质:GPS导航, 自动规划航线, 自主按航线飞行并自主接力 (即断药补药后, 从断药点开始续喷) , 可以克服人工漏喷重喷的现象;作业高度低, 加之旋翼向下的巨大旋力推动农药雾流对作物从上到下的穿透, 飘移少, 高效环保。

全能:由于是空中飞行, 特别适合地面设备无法行走的水稻和中后期的玉米、甘蔗等作物, 以及森林病虫害。

安全:施药人员遥控操作施药, 远离施药环境, 避免近距离接触农药导致的健康危害。

便利:垂直起降, 需要起降场地小, 可在田间地头起降, 特别适合于中国土地集中度不高的国情。

主要技术参数和规格如下。

长×宽×高:1.8 m×0.5 m×0.75 m

净质量:18 kg

发动机功率:8.68 kW

燃油:93#纯汽油+润滑油

飞行高度:3~5 m

喷幅:6~8 m

喷头流量:0.3~0.7 L/min

飞行速度:5~7 m/s

农药载质量:10 kg

每架次作业面积:2 hm2

效率:5.33~8 hm2/h

无人直升机模型体系设计篇2

基于动量理论、叶素理论与FLIGHTLAB软件,为样例无人直升机建立了模型体系,该模型体系包括直升机对象的三个数学模型:动量模型、叶素模型与FLIGHTLAB模型.动量模型主要用于对象性能初步分析与控制系统初步决策;叶素模型主要用于控制系统设计;FLIGHTLAB模型主要用于动量模型与叶素模型的对比、分析与修正,构成了直升机模型体系,通过仿真与飞行试验,该模型体系效果较好,置信度高.

作者：王小青曾国贵黄一敏 WANG Xiao-qing ZENG Guo-gui HUANG Yi-min 作者单位：王小青,黄一敏,WANG Xiao-qing,HUANG Yi-min(南京航空航天大学自动化学院,南京,210016)

曾国贵,ZENG Guo-gui(中国直升机设计研究所,景德镇,333001)

农林植保作业无人直升机篇3

由珠海银通航空器材有限公司研制生产的用于农林植保作业的无人驾驶小型直升机, 具有作业高度低, 漂移少等特点, 可空中悬停, 无需专用起降机场。旋翼产生的向下气流有助于提高雾流对作物的穿透性, 防治效果好。远距离遥控操作, 使喷洒作业人员远离农药的危险, 提高了喷洒作业的安全性。此外, 该机喷洒技术采用喷雾喷洒方式, 至少可以节约50%的农药使用量, 节约90%的用水量, 降低了成本。无人直升机采用电动方式, 与采用内燃机相比, 整体尺寸小、质量小、折旧率更低, 单位作业成本不高, 易保养。

基于APM飞控的无人直升机设计篇4

无人机 (UAV, Unmanned Aerial Vehicle) 是一种无人驾驶、可重复使用的航空器的简称。在错综复杂和有未知危险的环境中, 无人机作为人类的先遣军将去执行一些不适合人完成的任务, 例如近距离对敌方进行侦察, 复杂混乱条件下的电子对抗, 深入灾难现场进行抢险救灾等。

总体设计方案

1.整体系统设计

整体设计可概括为两大部分:机载部分和地面部分, 见图1。

2.系统硬件设计

硬件的设计分为以下几个小的方面。其中飞行控制系统是由飞行控制计算机、传感器系统、GPS、机载伺服系统、地面检测系统及电源组成。控制器的核心是主控制模块, 该模块的功能和接口决定了飞控计算机的性能, 见图2。

3.飞控模块

中心控制模块 (DSP) 是飞行控制系统的核心计算部件, 也叫飞行控制计算机, 它在每个控制周期内实时处理传感器采集的数据和光电码盘测得的电机转速, 完成一系列复杂的算法, 得到四旋翼直升机的姿态和位置信息, 结合无线模块传送的控制指令, 计算出控制量, 转化为相应的PWM信号经驱动电路后驱动四个电机工作, 保持四旋翼直升机稳定飞行, 并将遥测信息通过无线通讯模块传送到地面控站。该部分我采用了美国的一款开源的飞控开发板, 它已经集成焊接了加速度计、电子罗盘、陀螺仪、空压计等多种传感器。

4.动力和能源模块

动力有四台新西达2212直流无刷电机提供, 每台额定电压为11V, 额定电流为15.6A, 则输出功率约为170W。额定转速为6810转, 配以apc塑胶1047螺旋桨, 每台产生的升力约为886克。最后则飞行器总升力约为3544克。电源模块为机载控制系统、电机等提供电源。对于小型四旋无人直升机来说, 载重量有限, 所以电源系统应该尽可能轻, 能量密度要大。因此采用3s 11.5v锂电池供电, 它重量大约100g。

5.地面站模块

地面控制站负责观察和记录四旋翼无人直升机的各项飞行信息, 通过PC机显示器直观地显示出来;当四旋翼无人直升机需要人工干预的时候, 可以发送控制指令现场对其进行控制。地面站采用Mission Planner一款国外无人机的地面站系统。支持Windows, Mac和Linux。

6.无线数音视频传输模块

无线电的接收发模块采用TX5802和RX5802模块。采用SONY公司的CCD广角500线高清摄像头加装在飞机端。CCD摄像机捕捉地面目标、采集图像, 并将标准复合视频信号传输给无线视频传输模块发射端, 发射端使用5.8GHz频段发射信号, 由视频传输模块的接收端将信号转为标准复合视频信号, 并实时传输给视频采集卡供地面站使用, 同时可以将单帧图像存储以进行目标识别。

7.无线通信模块

无线通信模块是四旋翼无人直升机的重要组成部分, 它通过现有无线网络建立地面控制站和飞行器的通信链路。地面控制站向主飞控模块传输飞行和任务控制指令, 同时中心控制模块发送飞行状态、任务状况等, 可以将不同地点的现场视频信息通过无线通讯手段传送到地面控制站。

8.电机驱动模块

四电机控制模块根据中心控制模块指令驱动各个电机到达指定转速, 将电机的速度通过测速反馈装置反馈给DSP主控芯片, 利用闭环控制来控制电机的转速为预期值。从而实现四旋翼飞行器不同的飞行状态。该设计我们采用了成品的ESC (电子调速器) 模块。对四个电机进行直接的转速控制。同时也为主板提供5v的电压。

9.GPS系统

GPS即全球定位系统, 它主要有三大组成部分, 即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。其中GPS空间星座部分、地面监控部分均为美国所控制;GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成。用户通过用户设备接收GPS卫星信号, 经信号处理而获得用户位置、速度等信息, 最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。

软件设计

1.开发环境

四旋翼无人直升机飞行控制系统软件开发基于Arduino开发环境。Arduino语言是建立在C/C++基础上的, 其实也就是基础的C语言, Arduino语言只不过把AVR单片机 (微控制器) 相关的一些寄存器参数设置等都函数化了, 不用我们去了解他的底层, 让不太了解AVR单片机 (微控制器) 的人也能轻松上手。

2.自动航线控制流程图

由于该飞控是开源开发板, 基本的飞行控制程序可以在网上下载。但很多功能需要自己去开发研究。目前是针对海警部队执勤执法, 所辖海域巡航监控等。所以我们重点放在开发其定点定点定高, 航线设定, 自动巡航等功能。一下是在自动模式的定点, 定高, 巡航的流程图设计。

结论与展望

该设计由于是一个实验的初期产品其功能目前实现了定点、定高、gps定位、航线设定等功能。但还催在很多不足, 有待完善。但在此过程中受益良多,

农用无人直升机篇5

在我国海洋石油开发过程中, 简易无人平台已经成为一种较为常见的开发形式。无人平台正常作业时无人驻守, 在钻井或修井作业期间无人平台的消防管网可与钻井船的消防系统进行连接, 依靠钻井船的消防系统为无人平台提供消防保障。根据海上无人驻守简易平台消防系统的一般特点, 我们设计了一个分析模型如图1所示。

根据这个模型我们把消防系统分成2个部分:正常作业和钻/修井作业阶段。下面我们以无人平台A为例按这两个部分进行分析。

1.1 正常作业阶段

A平台为无人驻守平台, 自动化程度较高, 主要的操作与监控由B综合井口平台 (简称B平台) 完成。正常的生产作业将根据需要由B平台派操作人员乘守护船登平台进行巡检或简单维护。登平台人员将携带可燃气体探测器、通讯装置并身穿救生衣方可登平台, 守护船应在平台附近等候和监护。

当A平台无人状态发生火情时, 探测系统可对平台进行紧急关断, 控制火灾的发展。当人员登平台时发生火灾, 若火势较小人员可使用移动式灭火设备进行灭火;若火势较大人员无法控制, 则需要有消防能力的守护船进行灭火, 人员选择逃生。操作人员到无人平台巡检或作业, 通常为2人或更多的人员, 如果操作人员登平台后, 有人员受到伤害需要出动直升飞机马上运往陆地救治。在平台上的其他人员首先通过可燃气体探测器, 确认平台上无天然气泄漏, 且天气状况良好可见度高, 有守护船在平台附近监护的情况下具备直升机在平台飞机甲板起降的条件, 与B平台进行联系, 通过B平台报告渤海南部油气田的总监启动应急程序, 并且由B平台导航仪为直升机提供导航, 在A平台上的人员负责操作直升机甲板的消防设施, 同时通知消防守护船按应急程序的要求做好直升机安全起降的消防准备工作。

由于平台不设置消防水泵, 直升机在A平台飞机甲板起降时平台不能提供消防水, 即使飞机甲板设置了消防炮和泡沫软管站, 没有水就无法发挥消防作用。所以, A平台正常生产状态时平台上无人或有人登平台后, 可以接受直升机甲板不设消防炮和泡沫软管站的设计。

1.2 钻/修井作业阶段

在钻/修井作业过程中, 钻/修井船上的作业设施会覆盖平台井口区和周边的面积, 井口平台较小, A平台的直升机甲板将靠近钻/修井的作业设施, 直升机在A平台的直升机甲板上起降风险极大, 不符合有关直升机的安全操作要求。此外, 钻井船设置有符合安全规范要求的直升机甲板, 钻井作业时, 直升飞机主要停靠钻井船的直升飞机甲板。

在简易无人平台进行钻/修井作业期间, 钻/修井作业船将停靠在A平台旁边。无人平台在发生火灾事故状态下, 消防保障主要来源于三个方面:

1) 无人平台上的移动式消防灭火器;2) 作业船的消防管网与无人平台的消防水管网连接, 为无人平台提供消防水;3) 守护船消防。

对于第一和第三种消防方式, 与正常作业阶段的基本一致, 在此不作重复分析。

根据《海上固定平台安全规则》的规定, 无人平台配备的雨淋 (喷淋) 系统和消防水管网将通过与钻/修井作业船的消防管网连接。钻/修井船配备有符合规范要求的消防系统, 所以, A平台钻/修井作业期间的火灾, 主要是依靠钻/修井作业船的消防系统灭火, 并可以得到消防守护船的消防支援。在小型火灾事故状态下, 现场人员将迅速使用移动式灭火设备进行灭火, 因此还要确保移动式灭火设备在人员方便取得的地方。

通过以上分析, A平台钻/修井期间使用钻井船直升机甲板是安全可靠的。由于不使用A平台的直升机甲板, 所以, A平台的直升机甲板不设置消防炮和泡沫软管站是可以接受的。

2 结论与建议

2.1 研究结论

针对A平台在直升飞机甲板上不设消防炮和泡沫软管站的情况下, 进行了详细分析。在综合了人员登乘频率低、钻/修井作业过程中依靠钻/修井作业船的消防与逃生设施等因素, 认为A平台直升飞机甲板不设消防炮的设计是可以接受的。但需要从安全管理以及现场操作等方面予以特别重视, 将人员以及设施的风险降到最低。

2.2 建议措施

通过对平台直升飞机的消防能力分析, 并根据《海上固定平台安全规则》中对无人驻守简易平台的消防系统以及救生设施配备的要求, 本评估认为A平台下阶段设计应对以下几个方面予以重视:

农用无人直升机篇6

小型无人直升机俗称多旋翼无人机, 具有便于运输、灵活机动、高效快捷等特点, 可精细化巡检输电线路杆塔缺陷, 排查短距离线路通道隐患, 能巡检高山、河流等人工难以安全快速抵达的区域, 快速应急响应台风、洪水、泥石流等灾后特巡。

国网浙江电力自2013年以来全面落实无人机配置计划, 目前全省共配置小型无人直升机43架。在多次利用4种机型进行输电线路巡检的基础上, 本文对各机型的基本性能参数、在实际输电线路巡检中的运用、维护保养等方面进行对比, 并探讨4种机型存在的共性问题。

1 基本性能参数对比

从各机型的机身尺寸、续航能力、抗风能力、抗雨能力、位置控制精度、测控距离等方面进行对比, 见表1。

2 现场实际巡检运用对比

2.1 组装运输与巡检系统展开

从无人机装箱数量上讲, 机型4是一个箱体容纳了整个无人机系统;机型1、机型2是无人机机体集中于一个箱体, 电池与备品备件放置于另一个箱体;机型3机体分解分装于一个箱体, 旋翼拆装装于另一个箱体。

从日常巡检运用 (2名作业人员) 来看, 机型4运输较方便, 无人机飞行准备所花费时间较少 (127s) ;机型3的机体、旋翼等需现场依次组装, 占用时间稍长 (250s) ;机型1、机型2展开占用时间介于机型3和机型4之间 (180s) 。

2.2 搭载云台

机型1、机型2和机型3的可见光与红外拍摄需更换云台, 操控开关集成于遥控器中;机型4可见光与红外一体, 进行红外拍摄仅需切换模式, 红外拍摄需通过地面站操作。各机搭载云台见表2。

上述机型的云台除机型4外, 其余都能在飞行姿态不变的情况下控制俯仰和滚转。从日常精细化巡检过程看, 操控人员习惯根据图传画面判断无人机与线路杆塔的相对位置, 因而对云台的滚转操控较少。相反, 若对云台的滚转操控过多而对无人机姿态不清, 则当无人机离起飞点较远看不清无人机姿态时极易误操作, 甚至造成坠机事件。

2.3 操控感受

如图1所示, 机型1与机型4所配置遥控器为厂家自身设计的遥控器;机型4遥控器采取全中文标示、一目了然, 更为人性化;机型2与机型3所配置的为Futaba系列遥控器。GPS模式下, 从遥控器操控手感来看, 机型4与机型2摇杆操控较灵活, 舵量较小;机型1与机型3摇杆操控较迟钝, 打舵需带有余量。机型2为2个遥控器, 将操控无人机与拍摄照片区分开, 2位操控人员需有良好的默契。从日常使用情况来看, 在保证工作效率的前提下, 作业人员更倾向于控制无人机与拍照一体化操控。

2.4 无人机航行灯

目前, 小型无人直升机输电线路精细化巡检侧重于位于杆塔附近的人工操控。操控人员对无人机姿态的把握相当程度上依赖航行灯来判断。机型1~机型4的航行灯都不够醒目, 地形复杂或稍远距离情况下的操控相对不易。虽然在操控过程中可通过机头重定向功能来重置无人机姿态 (机型3具有无头模式, 起飞前无人机根据放置于线路通道的走向来定义机头机尾) , 但是在目前人员配置条件下, 1位操控人员往往需要掌握多种机型的无人机操控方法, 人员的操作习惯不易养成且容易出错。

2.5 可见光巡检照片质量

在无风的情况下, 4种机型的可见光巡检照片质量差别不大, 在离线路杆塔10m处均能辨别销钉级缺陷, 如图2所示。在3级风左右的情况下, 机型4因其机体材料较轻, 所拍摄照片与其余机型的照片质量差异明显;机型1与机型3的抗风表现能力较好, 所拍摄图片清晰可辨。

3 维护保养

(1) 机体维护。4种机型的机体维护差别不大, 主要是旋翼、机体接头部件的调试与简单维护。

(2) 电池维护。机型1与机型3的充电箱集成度较高, 充电步骤简单、充电效率高;机型2与机型4充电设备较粗放, 集成度有待进一步提高, 对于需掌握众多机型的操控人员不是特别便捷。各机型充电装置如图3所示。

4 结束语

机型1、机型2的优势在于操控人员易上手、GPS定位较精准, 二者机体整体装箱对于操控人员进行单次任务的多次巡检带来了极大的便利。机型1机身全封闭的特点使得其在雨雪天气飞行具有出色的表现;机型2将无人机操控与拍摄分离, 有助于主控手专注于飞行, 但在一定程度上会影响巡检的工作效率。机型3的优势在于续航能力出众、巡检飞行平稳、精度准确, 实时图传与地面站分开并设置图传设备可移动支架, 让主控手可根据现场实际情况移动;不足在于图传设备的续航时间过短, 满足不了全天巡检飞行, 机体各部件分装于箱中, 在操控人员执行单次任务的多次巡检工作时有相当一部分时间耗费于组装机体。机型4优势在于便携性高、可见光与红外一体操控切换方便、全机身绝缘;不足之处在于续航能力、抗风性能欠缺, 且对操控人员的技能水平要求高。

在运用小型无人直升机进行输电线路精细化巡检时, 无人机装箱的科学配置、巡检系统展开的省时对于巡检作业人员高效进行线路巡检大有裨益;遥控器各通道出厂定义的功能若都能明显标注, 将有利于巡检人员安全飞行。就目前输电线路巡检应用情况来看, 若在主操控手的遥控器上集成实时传输的图传画面, 减少对观测地面站的依赖, 则可大大提高巡检效率。

无人机航行灯的醒目显示对于精准把控无人机姿态相当重要;机头重定向功能、电池充电箱集成度等方面, 若有相关行业标准进行细化规范, 则小型无人直升机应会有更好的用户体验。

此外, 若能解决小型无人直升机在输电线路巡检时存在的丢星、特高压直流线路巡检时受干扰较大从而基本不能拍出高质量的巡检图片等问题, 将会发挥小型无人直升机的输电线路巡检优势。

摘要：针对小型无人直升机的应用情况, 对比分析了4种机型的基本性能, 介绍了它们在输电线路巡检中的优势和不足, 并提出有待于完善解决的共性问题。

农用无人机崭露头角篇7

作业优势凸显

中国农机化协会农用航空分会秘书长郭庆才指出, 农用无人遥控飞行器 (简称无人机) 最初应用在地图测绘、地质勘测、灾害监测、气象探测等方面, 属于高科技产品。目前被广泛应用到农田地理信息获取, 农作物长势监测和病虫害监测, 农作物播种、施肥、施药等领域。

据农业部农机化研究所主任薛新宇介绍, 无人机采用低量喷雾, 可节省90%的水和50%农药, 农药有效利用率35%以上;无人机空中作业, 不受地形环境影响;利用无人机进行药剂喷洒, 是由专业飞控人员实行远距离遥感作业, 使农民和农药的接触降到最低;同时用无人机代替农民喷洒农药, 也可解放农民劳动力, 从而保证农民的身心健康。

记者在研讨会现场了解到, 农用无人机在我国尚属起步阶段。截至2012年底, 我国约有100余台无人机在使用, 操作人员有120余名, 而在日本, 已经有2400余台农业无人飞机在使用, 培训操作手14163名, 2012年防治面积963, 250h㎡, 占总耕种面积的50%, 且形成了规范的服务体系。国内农业用途的无人轻、小型飞机在国内处于研究和初步试用阶段。应用的主要机型有单旋翼直升机和多旋翼直升机两种。

市场需求旺盛

来自全国的7家科研单位及企业代表介绍中无不提到农用无人机的高产高效和生态安全。无人机的作业效率是目前地面植保机具防治效率最高的高架喷雾器作业效率的8.38倍, 飞机作业不仅效率高、节省大量人力和农药, 而且完成同样作业面积的耗油量也比拖拉机等农业机械少。在引入无人机的地区, 特别是双季稻产区逐渐受到用户的认可和欢迎。

与会企业代表还说, 无人机发展前景广阔, 市场潜力巨大。预计2015年国内无人机需求量将达到2000台, 2020年不会低于5000台。比如, 2012年, 我国耕地面积18亿亩, 如果每年喷洒5次, 每亩作业价格10元, 那么在植保市场上, 无人机一年的作业收入将达到900亿元。

如何冲破藩篱

无人机的优势凸显, 日益受到重视。然而, 在农业实际作业中还面临很多亟待解决的问题。对此, 与会企业代表强烈呼吁, 政府主管部门应早日制定我国农业无人飞机的制造标准、鉴定标准、作业标准;争取将农业航空飞行器纳入购机补贴目录;深入开展农业无人机技术的宣传和试验示范推广工作。

中国农机化协会农用航空分会会长杨林表示, 机遇和挑战并存。无人机虽不完美, 但是家庭农场、土地流转、服务组织的升温给农用无人机的发展带来了前所未有的机遇。农用航空机械的推广应用需要企业和政府的共同努力。农用航空企业要充分考虑到不同地区的农民需求, 生产研发出来的产品能经得住市场考验。