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針對(duì)我國(guó)缺乏相對(duì)高效廉價(jià)施藥機(jī)具的現(xiàn)狀，以創(chuàng)新、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的設(shè)計(jì)原則，研制出一種適用于精細(xì)農(nóng)業(yè)的高效輕便型自動(dòng)噴灑農(nóng)藥機(jī)，在單片機(jī)的基礎(chǔ)上給出了車載自適性穩(wěn)定平臺(tái)、噴灑系統(tǒng)及遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與解決方案。試驗(yàn)表明該機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，性能良好，占地空間小，布置方便，動(dòng)力消耗小，環(huán)境友好，較好地解決了人機(jī)分離作業(yè)，提高農(nóng)藥有效利用率，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境等問題，進(jìn)而提高了農(nóng)機(jī)品質(zhì)。

作品設(shè)計(jì)的基本思路
(一)自動(dòng)噴灑農(nóng)藥機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、車載自適性穩(wěn)定平臺(tái)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)車體在田地中作業(yè)，為避免車體搖擺對(duì)噴頭指向的影響，采用自適性穩(wěn)定平臺(tái)，噴槍桿臂安裝在內(nèi)框架上，內(nèi)框架支承在外框架上，其旋轉(zhuǎn)軸線垂直車體的首尾線；外框架又支承在基座上，其旋轉(zhuǎn)軸線平行且偏置于首尾線?；芄潭ㄔ谲圀w上。
2、噴頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不同的噴槍桿臂的可根據(jù)不同的需要安裝穩(wěn)定平臺(tái)上，噴頭安裝在桿臂頂部，噴頭體上安裝多個(gè)小噴嘴，通過調(diào)整小噴嘴軸線之間的夾角來調(diào)整噴嘴的噴霧方向。
（二）自動(dòng)噴灑農(nóng)藥機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)傳感器層的設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用單軸陀螺儀ENC-03模塊，為單軸角速度傳感器。
橫搖結(jié)構(gòu)包括橫搖步進(jìn)電機(jī)、橫搖軸、內(nèi)框；縱搖結(jié)構(gòu)包括:縱搖步進(jìn)電機(jī)、縱搖軸、外框。橫搖、縱搖軸上各安裝一個(gè)陀螺儀傳感器，當(dāng)平臺(tái)傾斜時(shí)，分別感應(yīng)出橫搖軸、縱搖軸的角速度，經(jīng)積分處理后轉(zhuǎn)換成角度，并產(chǎn)生正比于偏角大小的信號(hào)。
(2)信號(hào)采集執(zhí)行層、顯示層、控制層的設(shè)計(jì)
由于陀螺儀送出模擬信號(hào)，須經(jīng)信號(hào)采集單元采集，即將A\D模塊轉(zhuǎn)換后送到處理單元.多次采集取平均值消抖。
本系統(tǒng)采用AVR單片機(jī)對(duì)縱橫搖信號(hào)進(jìn)行處理，輸出控制信號(hào)。高性能低功耗的AVR具有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)：133條指令，大多數(shù)可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成；32*8 通用工作寄存器加外設(shè)控制寄存器；工作于16MHZ時(shí)性能16MIPS。
采用顯示模塊，顯示出橫縱搖偏轉(zhuǎn)角度，方便觀測(cè)調(diào)節(jié)動(dòng)向。
單片機(jī)輸出的控制信號(hào)給L298的四個(gè)輸入端，四個(gè)輸出端接兩相四線步進(jìn)電機(jī)，控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
（3）小車遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
采用單片機(jī)和套裝搖控芯片實(shí)現(xiàn)。主要由發(fā)射模塊，接受模塊，驅(qū)動(dòng)模塊，及單片機(jī)組成?？刂撇糠种饕紤]按鍵的設(shè)計(jì)，遙控器上的5個(gè)控制鍵控制遙控車的運(yùn)動(dòng)，分別是：前進(jìn)、后退、向左、向右、停止。小車通過接受遙控器發(fā)來的信號(hào)來完成相應(yīng)的動(dòng)作。

三、作品的創(chuàng)新點(diǎn)
應(yīng)用自適性穩(wěn)定平臺(tái)和遙控技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能噴灑的設(shè)計(jì)方案，解決農(nóng)業(yè)機(jī)具精確定位噴灑問題是國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)。
四、作品的技術(shù)關(guān)鍵
（1）本系統(tǒng)自適性平臺(tái)設(shè)置為軸心偏置結(jié)構(gòu)，縮小了占地空間，減輕了平臺(tái)的重量便于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。其技術(shù)關(guān)鍵在于確定兩個(gè)軸向的平衡位置。
（2）系統(tǒng)的控制策略是關(guān)鍵，設(shè)計(jì)適合的控制器，提高整個(gè)穩(wěn)定平臺(tái)的控制精度。
五、作品主要技術(shù)指標(biāo)
（1）方位驅(qū)動(dòng)范圍為±60°;俯仰驅(qū)動(dòng)范圍為- 60°～60°。
（2）自適性平臺(tái)可在平臺(tái)傾角小于等于60°范圍內(nèi)任意位置能鎖定。
（3）電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度：方位運(yùn)動(dòng)速度為0 . 1°/ s～2°/ s ；俯仰運(yùn)動(dòng)速度為0. 1°/ s～1. 5°/ s 。
（4）抗風(fēng)能力：風(fēng)速10 m/ s 噴桿正常工作;風(fēng)速12 m/ s 噴頭降精度工作;風(fēng)速16 m/ s 農(nóng)藥機(jī)有傾覆危險(xiǎn)。
(5)最大遙控范圍：100m。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎(jiǎng)
2011年5月15日，設(shè)計(jì)的模型參加了太原市知識(shí)產(chǎn)權(quán)局舉辦的第八屆太原市青少年發(fā)明創(chuàng)新競(jìng)賽及展示活動(dòng)，并得到了一致好評(píng)。