自动施药机器人及可变量控制系统研究(13)

自动 机器人

１．３．２可变量喷头及可变量应用系统研究

（ｉ）可变量喷头

农林生产中，大量的水、化肥、农药等都是通过喷头投入到田间的，因此，喷头是农用设备的关键组成部分。精确农业要求喷头的流量是可变的、是可以控制的。十几年来，国外一些专家致力于开发研究可变量喷头，它基于实际需要和产量潜力施肥、施药、喷灌等，而不是对整个农田规贝【ｊ地喷洒一遍。

Ｗａｌｋｅｒ和Ｂａｎｓａｌ开发了一种可变出口的喷头（ＷａｌｋｅｒＪ

ＴａｎｄＢａｎｓａｌＲＫ，

１９９９），用于喷洒农药和化肥，喷头内有两块铰接的金属薄板调节喷头出口尺寸。喷头流量取决于喷头出口大小、金属薄板厚度与材料强度特性、液体压力以及喷

头头部形状。但这种喷头的喷洒扇角较小。

ＡｌｖｉｎＲ

Ｗｏｍａｃ等人开发了一种可变流量喷头（Ａｌｖｉｎ

Ｒ

Ｗｏｍａｃ

ａｎｄ

ＱｕｙＤ

Ｂｕｉ，２００１），如图１－２所示。该喷头包括一个带内锥的壳体（套管）、一个调节

流量的活塞、一块金属隔膜和两个流体进口。活塞在壳体内的位置受到由Ａ口与

Ｂ口注入液体的压力差调节。活塞头部有狭缝，液体经狭缝和壳体孔口流出。活塞位置的变化引起狭缝宽度的变化，从而调节喷头流量。

图１－２可变量喷头结构简图

ＦｉｇｕｒｅＩ－２

Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｖａｒｉａｂｌｅｆｌｏｗｆａｎｎｏｚｚｌｅ

ＳｔａｒｋＪ

Ｃ等开发了一套灌溉系统（ＳｔａｒｋＪＣ，ＭｃＣａｎｎＩＲａｎｄＫｉｎｇＢＡ，

１９９３），该系统运用了组合式喷头。每个喷雾点设置３个常规的喷头，每个喷头

各由一个微控制器控制开合。该组合式喷头的流量调节范围是０、２５％、５０％、７５％、１００％。组合式喷头的价格高，体积也较大。

ＣａｍｐＣ

Ｒ等开发了一种数控可变量灌溉喷头（Ｃａｍｐ

ＣＲ，ＳａｄｌｅｒＥＪａｎｄ

ＥｖａｎｓＤＥ，２０００）。它的原理是：水以恒定压力流入某蓄水管道，蓄水管道中的

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