對(duì)中國(guó)而言，糧食安全是保障經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。在作物生長(zhǎng)過(guò)程中，防治病蟲(chóng)害是保證作物良好生長(zhǎng)、促進(jìn)糧食增產(chǎn)增收的關(guān)鍵手段，直接影響糧食食品安全。目前，我國(guó)受農(nóng)藥污染的耕地面積高達(dá) 1 300 萬(wàn) ～ 1 600 萬(wàn) hm2。在植保領(lǐng)域加快推進(jìn)施藥裝備的機(jī)械化水平與提高施藥技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)病蟲(chóng)害的防治能力，是保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)定增產(chǎn)的必然要求。

?施藥技術(shù)是降低農(nóng)藥殘留的有效手段。地面噴霧機(jī)具可以地控制農(nóng)藥噴施量，但對(duì)于水稻、油菜、甘蔗、玉米等作物，地面噴霧機(jī)具進(jìn)地作業(yè)困難，所以針對(duì)以上作物的病蟲(chóng)草害防治依然是影響我國(guó)農(nóng)作物生產(chǎn)的不可忽視的難題。農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)就是利用無(wú)人機(jī)搭載噴藥裝置，并通過(guò)控制系統(tǒng)和傳感器進(jìn)行操控，從而對(duì)作物進(jìn)行定量噴藥，克服了人工作業(yè)效率低、地面噴霧機(jī)具進(jìn)地作業(yè)的難題。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，植保無(wú)人機(jī)已成為防治病蟲(chóng)害的主要手段，其發(fā)展前景受到農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的高度重視。

農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

?從世界范圍來(lái)看，美國(guó)、日本的植保無(wú)人機(jī)技術(shù)較發(fā)達(dá)，處于水平。除此之外，還有澳大利亞、加拿大、俄羅斯、巴西、韓國(guó)等國(guó)家。這些國(guó)家無(wú)論是在機(jī)械設(shè)備，藥劑及智能化設(shè)備的研發(fā)上，還是在*的植保技術(shù)方面，都給我國(guó)提供了大量的可借鑒經(jīng)驗(yàn)。日本是無(wú)人機(jī)飛防成熟的國(guó)家，從 20 世紀(jì) 90年代起，日本在大田作物、果樹(shù)和蔬菜的病蟲(chóng)害防治上開(kāi)始應(yīng)用無(wú)人直升機(jī)，且小型地面噴霧機(jī)具和單旋翼植保無(wú)人機(jī)的使用度較高。

早在20世紀(jì)50年代后期，我國(guó)就開(kāi)始對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行了研究; 從60年代中后期開(kāi)始，逐漸展開(kāi)了對(duì)無(wú)人機(jī)的研制工作。前期在國(guó)家投入研制經(jīng)費(fèi)的情況下，首先在軍事領(lǐng)域進(jìn)行了無(wú)人機(jī)的研究，在取得了一定技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，無(wú)人機(jī)的研究開(kāi)始涉足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。雖然我國(guó)的農(nóng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)起步較晚，但隨著科技力量的不斷投入，近年來(lái)我國(guó)農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)的研究也步入了新的發(fā)展階段，機(jī)型越來(lái)越多，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，技術(shù)研究越來(lái)越深入，推廣速度也越來(lái)越快。目前國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)企業(yè)已近400家，從事植保無(wú)人機(jī)研發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)也越來(lái)越多并呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，主要以單旋翼無(wú)人機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)為主。

農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)研究趨勢(shì)

?成熟穩(wěn)定安全的移動(dòng)端操作平臺(tái)。隨著植保無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷開(kāi)拓和發(fā)展，已經(jīng)走入了智能化的時(shí)代，植保無(wú)人機(jī)企業(yè)將產(chǎn)品與移動(dòng)端結(jié)合的智 能 化 操 控 模 式 顯 得 尤 為 重 要。通 過(guò) APP操作平臺(tái)來(lái)操控植保無(wú)人機(jī)，可實(shí)現(xiàn)上升懸停、航線規(guī)劃、自主飛行、GPS跟隨及虛擬搖桿操作等功能，同時(shí)解決無(wú)人機(jī)無(wú)法感知和避開(kāi)障礙物的智能問(wèn)題正是APP操作平臺(tái)發(fā)展的方向。研發(fā)高穩(wěn)定性、高可靠性農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)，搭建更加成熟穩(wěn)定安全的移動(dòng)端操作平臺(tái)，是植保無(wú)人機(jī)發(fā)展的重中之重。

施藥技術(shù)。近年來(lái)，為提高農(nóng)藥有效利用率、減少作物農(nóng)藥殘留危害和保護(hù)施藥地區(qū)周邊的環(huán)境，施藥技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。改進(jìn)更好變量噴藥控制方式，將地理信息系統(tǒng)與航空遙感技術(shù)相結(jié)合。目前，開(kāi)發(fā)的航空遙感系統(tǒng)成為一種新趨勢(shì)，無(wú)人機(jī)搭載遙感系統(tǒng)可以通過(guò)核心技術(shù)產(chǎn)生的空間圖像對(duì)大田作物的營(yíng)養(yǎng)狀況、長(zhǎng)勢(shì)狀況及病蟲(chóng)害的狀況進(jìn)行分析。針對(duì)霧滴沉積、飄移、分布均勻性監(jiān)測(cè)及霧滴圖像處理系統(tǒng)等*傳感器的開(kāi)發(fā)與使用，國(guó)外在此類研究上已有較為*的成果，我國(guó)科研人員對(duì)此類傳感器和技術(shù)也展開(kāi)了研究。

農(nóng)業(yè)航空植保靜電超低容量施藥技術(shù)。由于傳統(tǒng)噴霧技術(shù)只有 25% ～ 50% 的藥液附著在作物上，并且霧滴飄移嚴(yán)重，使用靜電噴霧能有效增加藥液的附著率，減少飄移，將藥液的有效利用率大幅度提高。同時(shí)，由于控制了飄移量，可降低對(duì)周圍環(huán)境和土地的污染。在航空靜電施藥技術(shù)的研究中，國(guó)外較我國(guó)起步早，已有了較為*的技術(shù)成果。目前，國(guó)內(nèi)在無(wú)人直升機(jī)靜電噴霧技術(shù)方面的應(yīng)用研究還較少，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)境壓力的不斷增大，靜電噴霧勢(shì)必在農(nóng)用植保機(jī)上應(yīng)用更加廣泛。

植保無(wú)人機(jī)噴桿振動(dòng)特性研究。影響植保無(wú)人機(jī)作業(yè)質(zhì)量的 3 個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)是霧滴的飄移性、沉降量及分布均勻性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行研究的首要目標(biāo)是提高其作業(yè)質(zhì)量。參考大量文獻(xiàn)可知，目前從事植保無(wú)人機(jī)研究的相關(guān)學(xué)者大多側(cè)重對(duì)航空施藥技術(shù)、作業(yè)參數(shù)、噴霧系統(tǒng)、航空噴藥關(guān)鍵部件，特別是噴嘴的研究。噴桿作為植保無(wú)人機(jī)的施藥關(guān)鍵部件，至今很少有人對(duì)其在噴霧作業(yè)過(guò)程中因振動(dòng)問(wèn)題產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)噴桿技術(shù)的研究主要在以下 4 個(gè)方面: ①噴桿與噴霧均勻性關(guān)系的研究。②噴桿結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究。③噴桿運(yùn)動(dòng)學(xué)與控制理論研究。④噴霧機(jī)田間路面譜研究。

高載質(zhì)量、率、長(zhǎng)航時(shí)。目前，植保無(wú)人機(jī)普遍存在的不足就是承載質(zhì)量小，一般為 30 ～ 40kg，航時(shí)較短，一般為 15 ～ 30min。隨著單位面積噴灑收入的提升及土地流轉(zhuǎn)的增加，高載藥量、率、長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的需求度會(huì)逐步顯現(xiàn)出來(lái)。載藥量越多，飛行時(shí)間越長(zhǎng)，可大大提高無(wú)人機(jī)的作業(yè)效率，因此高載質(zhì)量、率、長(zhǎng)航時(shí)的中小型無(wú)人機(jī)將是今后的發(fā)展趨勢(shì)。

通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外植保無(wú)人機(jī)施藥技術(shù)與施藥裝備的研究現(xiàn)狀，總體上可以看出國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)施藥領(lǐng)域的研究均取得了進(jìn)步并在持續(xù)發(fā)展。隨著無(wú)人機(jī)低空施藥技術(shù)的不斷發(fā)展，植保無(wú)人機(jī)已經(jīng)成為防治病蟲(chóng)草害的主要手段。為了實(shí)現(xiàn)植保領(lǐng)域、環(huán)保、快捷、安全的作業(yè)要求，無(wú)人機(jī)施藥技術(shù)必將得到快速發(fā)展。雖然我國(guó)的植保無(wú)人機(jī)施藥技術(shù)仍處于起步階段，但隨著資金的不斷投入與科技的不斷發(fā)展，植保無(wú)人機(jī)將會(huì)得到廣泛應(yīng)用，從而大幅提高病蟲(chóng)害的防治效率，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。