張 惠，姜春淼，張 景*，陳金成，潘 峰

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所，新疆石河子 832000；2.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆石河子 832000)

我國(guó)果園種植面積和水果產(chǎn)量常年穩(wěn)居世界首位，水果已成為我國(guó)繼糧食和蔬菜之后的第三大農(nóng)業(yè)種植產(chǎn)業(yè)[1]。果園田間生產(chǎn)作業(yè)主要包括整地、中耕除草、開(kāi)溝施肥、灌溉、植保、修剪、采收等多個(gè)環(huán)節(jié)，過(guò)程煩瑣、用工需求大[2-3]。其中，植保作業(yè)作為防治病蟲(chóng)害、調(diào)節(jié)長(zhǎng)勢(shì)的重要環(huán)節(jié)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作者還要面臨有毒作業(yè)環(huán)境，其解放人力、實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的需求更顯迫切。尤其，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，農(nóng)村勞動(dòng)力愈發(fā)緊缺，推進(jìn)植保作業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化已成為實(shí)現(xiàn)果園生產(chǎn)節(jié)本增效的必然要求[2，4-9]。

噴霧裝備是實(shí)現(xiàn)果園植保機(jī)械化的重要載體，一般由機(jī)架、噴桿、噴頭、藥箱、動(dòng)力系統(tǒng)等部分組成。近年來(lái)，隨著精準(zhǔn)噴霧技術(shù)的發(fā)展，噴霧裝備逐步向自動(dòng)化、智能化迭代升級(jí)[10-11]。尤其，為提升霧滴分布質(zhì)量，越來(lái)越多的噴霧機(jī)械配置了仿形機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)，即通過(guò)人工觀測(cè)或傳感器探測(cè)樹(shù)冠形狀尺寸，手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整噴桿折疊位姿實(shí)現(xiàn)對(duì)樹(shù)冠均勻包絡(luò)，從而均勻、穩(wěn)定噴霧距離及藥液分布，改善噴霧效果[12-14]。發(fā)展仿形噴霧技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥，提高農(nóng)藥利用率、降低果園生產(chǎn)成本與環(huán)境污染具有重要意義。

該研究對(duì)國(guó)內(nèi)外目前存在的果樹(shù)冠層仿形機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜述，分別描述以倒U型、雙搖臂式、變噴桿式為主的仿形機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，介紹具有上述仿形機(jī)構(gòu)的植保作業(yè)整機(jī)，同時(shí)進(jìn)一步分析樹(shù)冠仿形機(jī)械當(dāng)前存在的問(wèn)題，并對(duì)樹(shù)冠仿形技術(shù)的發(fā)展予以展望。

1 樹(shù)冠仿形機(jī)構(gòu)及分析

1.1 倒U型仿形機(jī)構(gòu)倒U型仿形機(jī)構(gòu)由多個(gè)連桿鉸接而成，其形狀與倒“U”相似，該仿形機(jī)構(gòu)在同一平面內(nèi)有多個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，各連桿之間角度變化范圍相對(duì)較小、仿形精度較高[15]。

張建瓴等[16]首次提出果樹(shù)仿形噴霧技術(shù)，設(shè)計(jì)出的對(duì)稱仿形機(jī)械臂如圖1，各機(jī)械臂前后鉸接，相鄰兩機(jī)械臂之間通過(guò)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)改變仿形機(jī)構(gòu)形狀，滑塊調(diào)節(jié)機(jī)械臂寬幅，轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂繞果樹(shù)180°旋轉(zhuǎn)。通過(guò)建立運(yùn)動(dòng)方程，計(jì)算了在平面內(nèi)各噴頭的工作可達(dá)空間，作業(yè)空間的數(shù)值仿真結(jié)果表明基本能完成樹(shù)冠仿形運(yùn)動(dòng)，但上述結(jié)論只建立在仿真分析基礎(chǔ)上，未得到試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖1 仿形機(jī)械臂Fig.1 Profile robot arm

遇寶俊[17]基于以上研究，在支架與仿形機(jī)構(gòu)上做了較大改進(jìn)(圖2)。改進(jìn)后的噴霧機(jī)可同時(shí)對(duì)兩行果樹(shù)作業(yè)，仿形機(jī)構(gòu)平面自由度較高，水平間距與豎直高度可調(diào)，可滿足不同形狀、行距、高度的果園作業(yè)要求。采用ADAMS對(duì)其設(shè)計(jì)的倒“U”型仿形機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)及力學(xué)參數(shù)分析，校驗(yàn)了其仿形機(jī)構(gòu)的作業(yè)空間以及各鉸鏈點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力情況，仿真分析結(jié)果與樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，滿足其作業(yè)空間及強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，實(shí)際噴霧作業(yè)效果未得到驗(yàn)證，且該仿形機(jī)構(gòu)體積較為龐大，沒(méi)有收縮機(jī)構(gòu)，不方便運(yùn)輸。

注：1.仿形機(jī)構(gòu)；2.機(jī)械臂高度調(diào)節(jié)液壓缸； 3.支架折疊液壓缸；4.支架橫向伸縮液壓缸；5.支架。Note:1.Profile mechanism;2.Hydraulic cylinder for working height adjustment;3.Hydraulic cylinder for folding;4.Horizontal telescopic hydraulic cylinder for folding;5.Bracket.圖2 倒“U”型仿形機(jī)構(gòu)Fig.2 Inverted U-shaped profiling mechanism

尹翔宇[18]針對(duì)此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出了一套基于LabVIEW與單片機(jī)的控制系統(tǒng)，以完成對(duì)仿形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制。但該控制系統(tǒng)只以臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性，樹(shù)冠信號(hào)采集問(wèn)題與在真實(shí)作業(yè)環(huán)境中傳感器的干擾問(wèn)題仍有待解決。

霍鵬[19]設(shè)計(jì)了一種多段式可折疊仿形噴桿施藥裝置，該裝置各段噴桿前后鉸接，可實(shí)現(xiàn)折疊、展開(kāi)和伸縮動(dòng)作，該裝置特點(diǎn)為便于運(yùn)輸存放，質(zhì)量較輕。并且建立了多段式折疊仿形噴桿動(dòng)力學(xué)模型，分析其動(dòng)力學(xué)特性，求得該裝置的關(guān)鍵部件的力學(xué)特性曲線及關(guān)鍵幾何參數(shù)，將參數(shù)代入ADAMS與ANSYS分別進(jìn)行動(dòng)力學(xué)、靜力學(xué)分析，校驗(yàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與可行性，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)該裝置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明該機(jī)構(gòu)能平穩(wěn)完成仿形運(yùn)動(dòng)。

1.2 變噴桿式仿形機(jī)構(gòu)變噴桿式仿形機(jī)構(gòu)變形范圍較大，該機(jī)構(gòu)可以在“一”字型、“U”型、倒“U”型3種狀態(tài)之間任意轉(zhuǎn)換，“一”字型狀態(tài)可適用于大田作物，“U”型與倒“U”型可適用于果園、景觀樹(shù)等多種場(chǎng)景，具有一機(jī)多用的特點(diǎn)[20]。

張慧春等[21]發(fā)明了一種仿形機(jī)械臂(圖3)，該機(jī)械臂由3部分組成，包括1個(gè)主臂和2個(gè)側(cè)臂，均為中空管結(jié)構(gòu)。主臂與兩側(cè)臂鉸接，通過(guò)液壓缸調(diào)節(jié)其夾角在0～90°變化，使得機(jī)構(gòu)在“一”字型與倒“U”型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，主臂兩側(cè)與側(cè)臂下端均可通過(guò)內(nèi)置電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同樹(shù)冠形狀、不同作物的仿形。

注：1.滑塊板與主移動(dòng)臂焊接點(diǎn)；2.第一連桿；3.第一直角連桿； 4,9,11.液壓缸； 5.滑塊板；6.第二連桿；7.導(dǎo)向滑桿；8.第二直角連桿；10.主臂；12.右移動(dòng)臂；13，16.側(cè)臂；14.側(cè)移動(dòng)臂； 15.左移動(dòng)臂。Note:1.Welding point between slider plate and main moving rod;2.First connecting rod;3.First right angle connecting rod;4,9,11.Hydraulic cylinder;5.Slide block;6.Second connecting rod;7.Guide sliding rod;8.Second right angle connecting rod;10.Main boom;12.Right rod;13,16.Side rod;14.Side moving rod;15.Left moving rod.圖3 林木噴霧機(jī)仿形機(jī)械臂Fig.3 Profiling arm of forest spray machine

李振生[22]基于虛擬樣機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種可以在噴桿式與隧道式之間相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，如圖4(a)所示，在中噴桿上設(shè)置銜架并安裝氣缸，側(cè)桿通過(guò)氣缸伸縮完成變角動(dòng)作，將左右噴桿錯(cuò)位設(shè)計(jì)，不僅運(yùn)輸方便，還可使噴桿在非工作狀態(tài)可沿軸向縮小而減小占用空間。徐幼林等[20]對(duì)設(shè)計(jì)噴桿轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的起降運(yùn)動(dòng)與變角運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析，通過(guò)建立機(jī)構(gòu)起降、變角運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，得到了原動(dòng)件的角速度與其他構(gòu)件間的位置、速度、加速度關(guān)系，建立機(jī)構(gòu)在靜力平衡狀態(tài)下與原動(dòng)件關(guān)于時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，得到該裝置的動(dòng)力學(xué)方程并求解，用ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真求得機(jī)構(gòu)特征位置的位移、速度、力與力矩特性曲線，其結(jié)果與動(dòng)力學(xué)方程求解結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的正確性。

隨學(xué)仕[23]在此機(jī)械結(jié)構(gòu)做出改進(jìn)，如圖4(b)所示，將原來(lái)用于調(diào)節(jié)噴桿高度的升降機(jī)構(gòu)換成了由單個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)的平行四邊形機(jī)構(gòu)，這一改進(jìn)不僅使噴桿在升降過(guò)程中保持豎直狀態(tài)，還避免了噴桿的前后擺動(dòng)。此外，側(cè)桿變角部分改為了由液壓驅(qū)動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，使得側(cè)桿由原來(lái)0～90°角度變化擴(kuò)大到0～180°，實(shí)現(xiàn)噴桿3種狀態(tài)(噴桿式、隧道式、正U型)之間的切換。原噴桿左右伸縮機(jī)構(gòu)改為了由液壓缸驅(qū)動(dòng)的折疊機(jī)構(gòu)，使得運(yùn)輸狀態(tài)與工作狀態(tài)之間的切換更加穩(wěn)定快速。

圖4 變換噴桿的研究Fig.4 Study on changing spray bar

張?zhí)踇24]設(shè)計(jì)了一種集噴桿式、隧道式、仿形式于一體的多功能噴桿機(jī)構(gòu)(圖5)，該裝置具有結(jié)構(gòu)輕便、便于運(yùn)輸、一機(jī)多用的特點(diǎn)。水平移動(dòng)液壓缸通過(guò)右端伸縮改變兩門架的水平距離；電動(dòng)推桿Ⅱ調(diào)節(jié)噴桿上下旋轉(zhuǎn)完成隧道式與仿形式的切換；電動(dòng)推桿Ⅰ調(diào)節(jié)門架兩端的推桿實(shí)現(xiàn)隧道式與噴桿式的切換；電動(dòng)推桿Ⅲ調(diào)節(jié)門架繞豎直軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)噴霧機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)與工作狀態(tài)的變換。該樣機(jī)的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，仿形式、隧道式、噴桿式葉面與葉背的藥液附著率分別為 60.5%與38.9%、52.2%與37.8%、63.6%與43.6%。在開(kāi)啟氣流輔助系統(tǒng)時(shí)，霧滴沉積量分別提高了32.1%、26.5%、13.7%。

注：1.噴頭； 2.噴桿； 3.水平移動(dòng)液壓油缸； 4.機(jī)架固定裝置 ；5.固定六方管 ；6.滑動(dòng)六方管； 7.電動(dòng)推桿Ⅰ； 8.噴桿機(jī)架連接件； 9.電動(dòng)推桿固定裝置 ；10.電動(dòng)推桿Ⅱ ；11.電動(dòng)推桿Ⅲ。Note:1.Spray head;2.Spray bar;3.Horizontally moving hydraulic cylinder;4.Frame fixing device;5.Fixed hexagonal tube;6.Sliding hexagonal tube;7.Electric push rod I;8.Spray bar frame connector;9.Electric push rod fixing device;10.Electric push rod Ⅱ;11.Electric push rod Ⅲ. 圖5 三位一體多功能噴霧機(jī)Fig.5 Trinity multifunctional spray machine

1.3 雙搖臂式仿形機(jī)構(gòu)雙搖臂式仿形機(jī)構(gòu)則是一種對(duì)果樹(shù)單側(cè)進(jìn)行仿形的機(jī)構(gòu)，工作時(shí)，該機(jī)構(gòu)位于兩行果樹(shù)之間，左右兩側(cè)的機(jī)械臂分別對(duì)行道兩側(cè)的果樹(shù)進(jìn)行仿形。

李明等[25]設(shè)計(jì)了一種電動(dòng)遙控仿形機(jī)構(gòu)(圖6)。其上、下導(dǎo)向塊與4根支撐桿組成四邊活動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)。下導(dǎo)向塊固定在機(jī)架上，上導(dǎo)向塊與齒條焊接，通過(guò)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒條上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)上導(dǎo)向塊上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四邊活動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)的開(kāi)合控制，從而實(shí)現(xiàn)仿形功能。該仿形機(jī)構(gòu)噴桿形狀變化較為單一，無(wú)法完成不同樹(shù)冠的準(zhǔn)確仿形。

注：1.電機(jī)；2,3,4.齒輪；5.下導(dǎo)向塊；6.支撐桿；7.噴桿；8.齒條；9.上導(dǎo)向塊。Note:1.Motor;2,3,4.Gear;5.Lower guide block;6.Support rod;7.Spray bar;8.Rack;9.Upper guide block.圖6 電動(dòng)遙控仿形機(jī)構(gòu)Fig.6 Electric remote control profiling mechanism

李杰[26]設(shè)計(jì)的風(fēng)送式仿形噴霧機(jī)(圖7)，通過(guò)調(diào)節(jié)噴桿角度與風(fēng)機(jī)送風(fēng)角度聯(lián)合實(shí)現(xiàn)仿形噴霧，該裝置將噴桿置于風(fēng)機(jī)之前，噴桿上的液壓缸用于調(diào)節(jié)噴桿狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)果樹(shù)頂部的仿形，進(jìn)一步通過(guò)控制電缸的伸縮改變風(fēng)機(jī)的送風(fēng)角度以改變噴霧方向，并通過(guò)正交試驗(yàn)得到了風(fēng)機(jī)的最佳送風(fēng)參數(shù)為送風(fēng)風(fēng)速11.78 m/s、送風(fēng)角度30°、送風(fēng)距離25 mm，樣機(jī)試驗(yàn)表明增加送風(fēng)系統(tǒng)使得霧滴穿透性最大提升了55.8%，葉片正面沉積量最大提升60.2%，試制樣機(jī)后的試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合。

注：1,2,4.軸流風(fēng)機(jī)；3.風(fēng)機(jī)機(jī)架；5.風(fēng)機(jī)調(diào)角；6.噴桿支架；7.噴桿調(diào)角液壓缸；8.噴頭；9.頂部仿形支架。Note:1,2,4.Axial flow fan;3.Fan frame;5.Angle adjustment of fan;6.Spray bar support;7.Spray rod angle adjusting hydraulic cylinder;8.Nozzle;9.Top profiling support.圖7 風(fēng)送式仿形噴霧機(jī)Fig.7 Pneumatic profiling spray machine

房開(kāi)拓[27]設(shè)計(jì)了圖8(a)所示的仿形噴霧機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)完全對(duì)稱，單側(cè)自由度為3，以右側(cè)機(jī)構(gòu)為例，其主要包括水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)節(jié)仿形架整體左右移動(dòng)，以適應(yīng)不同行距的果樹(shù)，豎直方向的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于調(diào)節(jié)仿形架整體上下移動(dòng)，以適應(yīng)不同高度的果樹(shù)。水平仿形推桿的伸縮改變連桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同樹(shù)冠的仿形；通過(guò)建立機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，采用D-H法得到仿形機(jī)構(gòu)各噴霧點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并利用ADAMS的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析對(duì)機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，綜合考慮噴霧點(diǎn)運(yùn)動(dòng)空間與受力狀況，求得原動(dòng)件最佳安裝位置，使得鉸鏈點(diǎn)最大受力減小了1 282.05 N，噴霧沉積特性試驗(yàn)結(jié)果表明，仿形噴霧霧滴覆蓋率平均值達(dá)43.85%，變異系數(shù)平均值26.63%，優(yōu)于固定噴霧整體霧滴覆蓋率平均值29.97%，變異系數(shù)平均值39.05%。

注：a中1.仿形架;2.垂直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);3.垂直調(diào)節(jié)電機(jī);4.水平調(diào)節(jié)電機(jī);5.水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);6.仿形推桿;7、8.連桿;9.仿形推桿；b中1.仿形機(jī)構(gòu)模塊A;2.仿形機(jī)構(gòu)模塊B;3.升降滑動(dòng)模塊;4.仿形支架;5.供液系統(tǒng);6.電氣箱。Note:In a1.Profiling frame;2.Vertical adjustment mechanism;3.Vertical adjustment motor;4.Horizontal adjustment motor;5.Horizontal adjustment mechanism;6.Profiling push rod;7,8.Connecting rod;9.Profiling push rod;In b1.Profiling mechanism module A2.Profiling mechanism module B;3.Lifting sliding module;4.Profiling support;5.Liquid supply system;6.Electric box.圖8 雙搖臂式仿形機(jī)構(gòu)Fig.8 Double rocker arm profiling mechanism

張慧春等[28]發(fā)明了一種樹(shù)冠表型特征仿形作業(yè)臂及其控制方法(圖8b)，仿形機(jī)構(gòu)模塊由液壓缸驅(qū)動(dòng)來(lái)改變其形狀，仿形機(jī)構(gòu)上裝有超聲波傳感器，自動(dòng)采集超聲回波信號(hào)并處理獲得樹(shù)木冠層表型特征信息，以此調(diào)節(jié)噴霧量，以超聲波傳感器測(cè)得的距離信息求得仿形控制量，驅(qū)動(dòng)仿形機(jī)構(gòu)仿形實(shí)現(xiàn)對(duì)樹(shù)冠輪廓的自動(dòng)仿形，升降滑動(dòng)模塊控制仿形機(jī)構(gòu)整體上下移動(dòng)，適應(yīng)不同高度的果樹(shù)。

3種類型仿形機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)及作業(yè)原理不同，作業(yè)性能差異明顯，呈現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 各類型仿形機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)

2 樹(shù)冠仿形作業(yè)機(jī)具

隨著傳感器技術(shù)與電子信息技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外研制出了一些典型的自動(dòng)仿形作業(yè)機(jī)具。

房開(kāi)拓等[29-30]設(shè)計(jì)了一種針對(duì)籬笆型果樹(shù)的組合圓盤式果樹(shù)風(fēng)送噴霧機(jī)，采用電動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)霧化器的上下左右運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)結(jié)果表明，組合噴霧執(zhí)行裝置完成升降、伸縮和旋轉(zhuǎn)的時(shí)間分別為51.3、50.5、26.5 s。劉學(xué)串等[31]設(shè)計(jì)了一種果園寬幅聯(lián)合仿形修剪機(jī)，可根據(jù)果樹(shù)高度、果樹(shù)形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大切割直徑為60 mm，修剪合格率為90.9%。

圖9 果園自動(dòng)仿形噴霧機(jī)Fig.9 Orchard automatic profiling spray machine

李龍龍等[34]研制出了一種基于變量噴霧的果樹(shù)仿形噴霧機(jī)(圖10)，該設(shè)備由ZM10000YCE汽油發(fā)電機(jī)供電，采用激光傳感器采集果樹(shù)冠層信息，基于測(cè)得的距離、體積等信息，采用PWM間歇式噴霧技術(shù)完成對(duì)噴頭運(yùn)動(dòng)、噴霧流量和風(fēng)量的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同果樹(shù)的仿形噴霧。在行株距為5 m×2 m 的蘋果樹(shù)試驗(yàn)得到果樹(shù)左右兩側(cè)平均沉積量分別為1.92 和1.37 μL/cm2，霧滴沉積個(gè)數(shù)大于46.2 個(gè)/cm2。

圖10 果園自動(dòng)仿形變量噴霧機(jī)Fig.10 Orchard automatic profiling variable spray machine

塔里木大學(xué)張德智[35]研制了紅棗園噴霧機(jī)，該噴霧機(jī)最大作業(yè)幅寬4 m，最大噴霧高度3 m。仿形噴桿采用PVC管與鋼筋，使其具備柔性變形功能與支撐功能，田間試驗(yàn)結(jié)果表明，風(fēng)送式仿形噴霧方式能夠有效對(duì)矮化密植棗樹(shù)進(jìn)行噴霧作業(yè)，且較人工噴霧有效節(jié)省用藥量。

3 存在的問(wèn)題及建議

發(fā)展和應(yīng)用精準(zhǔn)智能施藥裝備技術(shù)是果園植保領(lǐng)域的重要趨勢(shì)，其中仿形噴霧技術(shù)尤為典型，通過(guò)綜述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)踐情況，歸納制約植保機(jī)械智能化提升的主要因素。

(1)農(nóng)藝無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，果樹(shù)種植模式分散。果樹(shù)的建園模式是推廣先進(jìn)植保機(jī)械大面積作業(yè)的基礎(chǔ)，大多數(shù)農(nóng)戶在建園初期未考慮到機(jī)械化作業(yè)方式，使得果樹(shù)種植模式與植保機(jī)械不能有機(jī)融合，只能采用傳統(tǒng)的植保方式，導(dǎo)致很多先進(jìn)植保機(jī)械無(wú)法得到實(shí)際應(yīng)用與推廣，從而限制了果園經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[36]。

(2)植保裝備智能化技術(shù)亟待走出實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)等的發(fā)展，植保作業(yè)與上述技術(shù)的結(jié)合，使得果園植保取得較大的研究進(jìn)展，但目前大部分相關(guān)研究仍處于試驗(yàn)階段，還無(wú)法得到實(shí)際應(yīng)用與推廣。

(3)精準(zhǔn)施藥技術(shù)到位率低，未彰顯作業(yè)優(yōu)勢(shì)。由于農(nóng)戶對(duì)精準(zhǔn)施藥信任度不高，認(rèn)為只有加大農(nóng)藥的噴灑量才能有效防治病蟲(chóng)害，在實(shí)際果園作業(yè)中，即使應(yīng)用了精準(zhǔn)施藥機(jī)具，但仍然以“雨淋式”大霧量施藥方式為主，減藥增效的作業(yè)優(yōu)勢(shì)無(wú)法體現(xiàn)。

基于以上問(wèn)題，為發(fā)展以果樹(shù)冠層仿形噴藥為代表的精準(zhǔn)施藥技術(shù)，進(jìn)一步推廣應(yīng)用先進(jìn)智能化施藥裝備，提出以下幾點(diǎn)建議：

(1)政府積極引導(dǎo)，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化果園建設(shè)，加速農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合。推廣應(yīng)用主干結(jié)果型標(biāo)準(zhǔn)化果園種植模式，統(tǒng)一果樹(shù)的行距、株距以及果樹(shù)冠層形狀等，為先進(jìn)智能施藥裝備提供更為結(jié)構(gòu)化的作業(yè)環(huán)境，使農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝有機(jī)融合，提高機(jī)具識(shí)別、定位、作業(yè)精度。

(2)加大人才資金投入力度，不斷提升植保機(jī)械智能化技術(shù)水平。加大果園智能植保機(jī)械的科學(xué)研發(fā)力度，鼓勵(lì)科技人才投身農(nóng)業(yè)研究，加強(qiáng)高新技術(shù)的應(yīng)用與推廣，如靜電噴霧、對(duì)靶噴霧、變量噴霧技術(shù)等。通過(guò)人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)算法，提高標(biāo)靶識(shí)別精度，進(jìn)一步夯實(shí)、提升智能植保技術(shù)水平。

(3)大力推廣以冠層仿形技術(shù)為代表的智能施藥技術(shù)裝備，廣泛應(yīng)用于實(shí)踐生產(chǎn)。為先進(jìn)植保技術(shù)及裝備走出實(shí)驗(yàn)室提供政策、基層保障，大力宣傳仿形噴霧等精準(zhǔn)植保技術(shù)的作業(yè)優(yōu)勢(shì)，提高先進(jìn)植保機(jī)具成果轉(zhuǎn)化以及農(nóng)戶購(gòu)置補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，建立智能植保技術(shù)裝備示范應(yīng)用基地，推進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研、用深度融合。