配套于飞行器上的天敌载体释放装置设计与试验研究

摘要

生物防治为一种利用生物之间的相互制约关系来防治害虫的植保方法，现有的生物防治方法中释放天敌昆虫为主要手段，但因其落后的释放方式使其得不到充分发展。相比于国内人工释放为主的释放方法，国外少有的机械释放方式也多为地面机械，且释放装置不考虑保护天敌活性，降低了释放效果，同时受地形很大限制。 因此，本文进行了一种搭载于无人机的天敌载体释放装置的设计与研究。从保护天敌活性的目的出发，提出了一种利用球形载体承载天敌，通过释放球形载体达到间接释放天敌的目的，并围绕天敌载体及释放效果进行一系列相关研究。 本文主要研究内容如下： （1）搭载于无人机的天敌载体自动化释放装置设计 基于定区域大规模抛洒的需要，设计了搭载于无人机上的球体载体的自动化释放装置，该装置从储存机构，释放机构以及释放方案选择和控制系统设计考虑，对比现有的释放球体的装置，最终确定了螺旋送球轨道储球，采用连续送球模式，间断推杆推球模式，配合无人机飞行速度，在考虑释放量和天敌活动范围的基础上，合理安排释放速度和飞行速度。 （2）球体下落运动和下落空气阻力研究 利用余弦方向矩阵和摄像机标定结合推导出空间物体位姿和图片信息对应关系，得到相机内外参数。经高速摄像以1000fps的拍摄频率拍摄球体在不同体积和不同偏心状态下下落过程，得出了不同状态下的球体在下落过程中的具体运动情况，并结合高速摄像拍摄，预测落点位置； 利用物料悬浮试验台，研究球体的体积和表面粗糙度两特性对其在空气中运动所受空气阻力大小的影响，得出了体积和表面粗糙程度与空气阻力系数成正比的结论。 （3）无人机下洗流场风速实际测量 为减少旋翼风对抛洒作业的影响，研究了无人机旋翼下方风速分布规律。利用手持式热线风速仪对用于搭载的 F-80 型单旋翼植保无人机进行下洗流场的风速规律情况进行了研究，得到无人机机翼下两个高度下分别的11个采样点的X、Y、Z轴三个方向的风速值，并对比前人仿真结果，得出了无人机下洗流场旋翼下方风速以旋转中心对称，且旋转中心正下方风速很小，几乎为零的结论，为使落球受下洗流场风速的影响最小，应把释放装置搭载于无人机正下方位置。 （4）大田抛洒实验 在上述风速研究的基础上，将装置搭载于旋翼正下方后进行实际的大田抛洒作业，沿无人机飞行方向在地面建立坐标系，飞行作业完成后进行测点记录，观察偏移状况，验证本文提出方案的可行性，并对比预测落点位置，分析偏移造成的原因。

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