目 录
目 录 .............................................................................................................................................. 1 一、绪 论....................................................................................................................................... 2
多旋翼农用无人机的发展简史 ............................................................................................... 2 多旋翼农用无人机的发展现状与展望 ................................................................................... 3 二、六旋翼农用无人机的机体与喷施结构设计 ........................................................................... 5
1、六旋翼农用无人机整体基本构造设计 ............................................................................. 5 2、六旋翼农用无人机喷施设备的基本构造设计与工作原理 ............................................. 6 3、六旋翼农用无人机的自平衡原理 ..................................................................................... 6 三、六旋翼农用无人机的动力系统与工作原理 ........................................................................... 8
动力系统基本组成 ................................................................................................................... 8 驱动电动机与电子调速器： ................................................................................................... 9 1、驱动电机参数的确定以及巡航时间的计算 ................................................................... 10
1.1 无人机电机的选择 ............................................................................................... 10 1.2 无人机的工作时间 ................................................................................................. 11 1.3 螺旋桨的设计 ....................................................................................................... 12 1.4 螺旋升力的计算： ............................................................................................... 13 2、电调的使用 ....................................................................................................................... 13 3、PCB电子集合板、陀螺仪、摄像及遥控传感器设备应用 .......................................... 14 四、六旋翼农用无人机的保养与保管 ......................................................................................... 19 致 谢 ............................................................................................................................................ 20
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一、绪 论
随着社会生产力的进一步提高，农用航空飞机，是利用微型飞机和喷施设备进行农业作业的机械，它除了用来喷洒农药和化学除草剂、作物激素及脱叶剂等药液外，还可以进行观察农情等作业。
而多旋翼农用无人机，作为一种有动力、可控制、能携带完成农用任务的设备，近几年已倍受农业科技人员的青睐。它没有驾驶舱，但安装了自驾仪、航拍摄像、飞行姿态控制等设备，以辅助无人机水平移动、垂直起降等方式运动，通过超低空飞行完成农用任务和降落，便于多次作业。
多旋翼农用无人机的发展简史
多旋翼农用无人机是飞机的一种，其发展历史可以追溯到1903年，世界上第一架飞机的发明创造为其发展奠定基础。而此后数十年间，该飞行设备分别在德国、美国、苏联等国的植保农业中广泛推广使用，截止1978年，全世界拥有航空植保飞机25000余架，近几年以每年递增约2000架的幅度上升。同时，各国的农用飞机有60余种，其中定翼型飞机40多种、旋翼型（直升）飞机20多种，有数据显示世界上主要国家植保飞机数量和作业面积，如下（其中，1ha等于1公顷）：
表1 世界上主要国家植保飞机数量和作业面积（1990年统计）
飞机数作业面积主要国家 飞机数量作业面积量（架） （kha） （架） （kha） 苏联 8，000 81，000 古巴 184 5,152 美国 6，100 42,100 秘鲁 174 1,000 加拿大 666 2,130 日本 158 1,622 墨西哥 450 3,000 危地马拉 157 3,432 阿根廷 450 5,000 萨尔瓦多 136 1,395 澳大利亚 260 6,170 德国 100 1,840 新西兰 213 3,320 南斯拉夫 92 1,200 哥伦比亚 208 5,229 世界上6218,800 506,667 个国家共有 尼加拉瓜 190 3,834 随着专用航空植保飞机的先后设计和制造，作为技术较为成熟的农用无人机也相继出现，并迅速发展起来了。如美国的“农猫式”航空植保飞机等，而1960年荷兰就成立了国际航空植保中心，进一步扩大了农用植保飞机的规模。截止到上世纪80年代，世界上拥有航空植保飞机数量超过100架的国家就有近20个。
1953年，我国民航部门专门成立了专业航空植保机械业务，并在1957年成功制造第一架-5型航空植保飞机。我国航空农用机械事业是在北方平原地带开展起来的，主要对小麦、棉花、水稻等作物进行航空植保。
随着社会主义建设事业的辉煌成就，农牧经济也得到了较快的发展，尤其是改革开放以来我国各项技术的突破性发展，关系到国计民生的农牧经济对航空植保的需要愈来愈迫切。近几年，我国自行设计制造的蜜蜂2号、3号和蜻蜓5号等超轻型飞机相继试飞成功并投入生产。根据近几年的实际生产状况，航空植保在农、林、牧各业中得到了广泛的推广使用，不但能够及时、准确、高质量完成
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主要国家
植保作业任务，而且在一定程度上可以大幅度提高劳动生产率，降低生产成本，减少了农作物的损失。
然而，相对于我们地缘广袤的农业大国来说，国内航空植保飞机数量还是相对较少，而且大部分是通用型飞机，技术技能、经济性、实用性以及效率等都比较落后。尤其是相对于南方多丘陵、山区地带，通用型飞机不能很好地推广使用，而微型多旋翼（直升）农用无人机更合适，并十分顺应当下农业劳动者减少的现状，达到提高工作效率的作用。
多旋翼农用无人机的发展现状与展望
我国现有的超轻型飞机，代表有蜜蜂2、3号和蜻蜓5号等，这些是根据我国国情设计制造的新型航空植保飞机。其中，这些型号的飞机结构简单、制造方便、耗费少、载重大，尤其是易于驾驶，加上维护简便，作为农用飞机是十分经济的。
目前，我国使用较多的定翼植保飞机是1957年设计投产的，在国内技术已经相当成熟，但是与国外的先进机型相比，差距相当大，在经济性、效率、飞行性上远远不够，尤其是爬升率和加速性能。这些都是今后需要攻克的难关，所以本次六旋翼无人机是在传承国内先进技术的前提下，旨在进一步改善其性能，不仅要满足南方多丘陵、山区地带的农业作业，而且要满足当前农业劳动力下降的要求，提高一个人控制农用飞机作业的劳动效率与积极性。
目前，农用无人机在河南、山东、河北等地已经出现，较多的为四旋翼、八旋翼等微型无人机，相比于平原地带，类似江西、湖南等多丘陵、山区地带，本次设计的六旋翼农用无人机在性能与结构上更加适合个体户和大种植户的适用于推广。
1、具有良好的起飞、着落性能
六旋翼农用无人机的作业现场都是农场、林场以及牧场，没有现成的飞机起飞降落场地。而六旋翼农用无人机的机型较小，起飞的灵活性较好，更重要的是无人驾驶，所以其起飞、降落的场地可以是临时性小面积空地即可，也就是说，六旋翼农用无人机具有直升飞机降落特性、灵活性好。
2、噪音小、能见度较好
六旋翼农用无人机是通过六个螺旋桨提供机械动力进行作业的，噪音相比于以往的蜜蜂型、蜻蜓型飞机十分小。另外，在飞行器上已经安装有航拍设备，便于工作人员在地面监视工作现状，通过无线电子设备传输清晰的工作画面，利于达到对无人机的巡航操作。
3、操作性能好
六旋翼农用无人机一次性连续作业可以达到近2小时，在具备直升机性能的条件下加上远程控制，其加速性能、爬升率较大，能够飞越电线、建筑物等障碍物；转弯灵敏，便于喷施作业并节约时间，同时，六旋翼农用无人机十分适合超低空作业飞行，其超低空控制性能也比较好，能够保证喷施任务的顺利完成，并不会伤害作物。
4、一次载重较大
航空植保飞机的结构效率是飞机载重和起飞重量的百分比，而六旋翼农用无人机能够完成无人驾驶，在减少载荷的前提下一次性载重能够达到100kg，属于超轻型无人机，因此可以根据实际情况一次性作业可以多装一些农药。
5、能源清洁、污染小
六旋翼农用无人机的能源来自蓄电池，电能作为一种清洁、无污染能源，尤
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其是作业时噪音小，不会影响周围人们的正常生活。
6、航行时间可再续
由于六旋翼农用无人机的能量来源是蓄电池，所以设计中的蓄电池部件可以更换，因此在作业中，可以带上备用蓄电池，以达到巡航时间的可再续性，便于长作业时间。
7、安全性能较好、便于检查维护 六旋翼农用无人机的结构比较简单，其中六个旋翼的坚固性能以及支架的合理结构，能够保证升降过程的安全性能；尤其是在其灵活的超低空飞行性能下，无人机的平稳降落、升起性能较好。六旋翼农用无人机的大部分零件都可以到市场上购置，而结构也十分简单，便于拆装，利于对内部构件进行检查维修，同时损坏的物件也方便更换，不至于影响现场作业。
8、减轻劳动强度、经济实用，并易于推广 基于当前农业劳动者的文明程度的提升，六旋翼农用无人机十分适合当代热衷于电子设备的青年人，并减轻他们的劳动强度；同时，六旋翼农用无人机的造价比较低廉，适于农业用户的购置实用。
诸如以上综合考虑，六旋翼农用无人机作为一种创新型农用设备十分适合当代社会发展现状，便于推广使用。同时随着人民群众各方面文化素质的提高，绿色环保、低能耗、高效益等理念深入人心，农用无人机的多功能技术也倍受广大农田工作者和行业内外人士的关注与研究，本次六旋翼农用无人机的设计仅仅作为一个参考，希望能够得到大家的认可。
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二、六旋翼农用无人机的机体与喷施结构设计
1、六旋翼农用无人机整体基本构造设计
六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,它为控制部分提供电力,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。
其中，六旋翼农用无人机的整体设计如下图：
该六旋翼农用无人机的六个螺旋桨位于同一个平面上，通过六根长度不等的轴相连接在机架固定板上。这样做的好处，主要是保证了机架上半部分（除去药箱、活塞泵等下部部件）的重心位于中心的前提下，能够承担更大的负载。重心位于中心的位置将在以下内容重点讲述。
机体上半部分包括有螺旋桨、六个轴、上下固定板、GPS、电池、PCB电路板、电子陀螺仪、六个电机、摄像设备等重要部件及零件，主要完成动力、信息传输、控制、航拍等任务。
机体下半部分包括有药箱、活塞泵、药杆及喷头、底座、支撑架等重要部件，主要完成喷药任务。
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六旋翼农用无人机设计
