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Diseño y desarrollo de un dispositivo de pulverización lateral para UAVs para mejorar la cobertura de pulverización en vecindarios con obstáculos

Autores: Kong, Fanrui; Qiu, Baijing; Dong, Xiaoya; Yi, Kechuan; Wang, Qingqing; Jiang, Chunxia; Zhang, Xinwei; Huang, Xin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Diseño y desarrollo de un dispositivo de pulverización lateral para UAVs para mejorar la cobertura de pulverización en vecindarios con obstáculos


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Agronomía y Ciencia de los Cultivos

Palabras clave

Eléctrico
Multirotor
Protección de plantas
UAVs
Obstáculos en vecindarios
Dispositivo de pulverización lateral

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 30

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (UAVs) de protección de plantas de multirotor eléctrico son ampliamente utilizados en China para una protección eficiente y precisa de plantas a baja altitud y bajos volúmenes. Los terrenos no estructurados en China presentan varios tipos de obstáculos, y los UAVs suelen utilizar una ruta de desvío para evitar obstáculos debido a limitaciones de altitud de vuelo. Sin embargo, los sistemas de pulverización de UAV existentes no rocían cuando se encuentran en vecindarios con obstáculos durante la evitación de obstáculos, lo que resulta en una cobertura de gotas insuficiente y una calidad reducida de protección de plantas en la zona. Para mejorar la cobertura de gotas en vecindarios con obstáculos, este artículo lleva a cabo un estudio de tecnología de pulverización lateral con un UAV de cuadrotor eléctrico, y propone el diseño y desarrollo de un dispositivo de pulverización lateral. Se exploró la relación entre la ruta de evitación de obstáculos del UAV y el patrón de pulverización del dispositivo de pulverización lateral y su efecto en la cobertura de gotas en vecindarios con obstáculos. Se propuso un método preciso de medición de la posición relativa entre el UAV y los obstáculos. Los cálculos del ángulo de pulverización y la selección de boquillas para el dispositivo de pulverización lateral se llevaron a cabo en conjunto con la posición relativa. Se diseñó un modelo de simulación del campo de viento del rotor basado en el método de Boltzmann en la red (LBM), y el diseño del diseño espacial del dispositivo de pulverización lateral en el UAV se basó en los resultados de la simulación. Para explorar patrones de pulverización adecuados para el dispositivo de pulverización lateral, se llevaron a cabo experimentos comparativos de cobertura de gotas en vecindarios con obstáculos bajo diferentes entornos, patrones de pulverización y combinaciones de parámetros de vuelo. Se exploró la relación entre las combinaciones de parámetros de vuelo y la uniformidad de distribución de gotas y el ancho efectivo de barrido del dispositivo de pulverización lateral. Los resultados experimentales fueron analizados mediante un análisis de varianza (ANOVA) y se obtuvo un modelo de relación. Los resultados mostraron que el dispositivo de pulverización lateral puede mejorar efectivamente la cobertura de gotas en vecindarios con obstáculos en comparación con un dispositivo sin pulverización lateral utilizando las mismas combinaciones de parámetros de vuelo. El ancho efectivo de barrido en vecindarios con obstáculos puede aumentar en un mínimo del 6.35%, máximo del 35.32% y promedio del 15.25% utilizando el dispositivo de pulverización lateral. El error entre los valores predichos del modelo relacional y los resultados del experimento de campo fue inferior al 15%. Los resultados verifican la efectividad y racionalidad del método propuesto en este artículo. Este estudio puede proporcionar referencias técnicas y teóricas para mejorar la calidad de protección de plantas de UAVs en entornos con obstáculos.

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