科创中国

浙江农林大学联合山东理工大学及山东硕元农机制造有限公司三家单位组成无人驾驶电动植保追肥一体机研发团队，针对大豆玉米带状复合种植生产中玉米生长到1.5米以上时植保追肥无人化作业需求和经济适用的植保追肥机器人短缺现状，集成多传感器耦合导航技术、作业目标智能化识别和参数提取技术及地形仿形和植株仿形技术，研发了3ZFWD-12型无人驾驶电动植保追肥一体机，以实现同时植保追肥作业及同时喷施两种不同性状且不能混施的灭草剂的无人驾驶自主作业的需求。

一体机可提供两套独立的针对不同除草剂药液的喷施系统，实现同时喷施两种不同性状且不能混施的灭草剂的需求，从而满足不同作物套种或复合种植喷施除草剂作业的需求（如大豆玉米带状复合种植地大豆和玉米喷施不同除草药液的需求）。针对高秆作物如玉米、高粱等上下全方位喷药并同时在高秆作物行间喷施液肥的方式，可很好满足玉米等高秆作物穗期和花粒期对植保和追肥的要求，能提高病虫害防治效果和追肥作业效率，喷药折叠架、喷肥折叠架及底盘支架高度可调，能满足不同生长期高秆作物的中耕管理要求，整个行走装置及工作装置都采用锂电池动力电池包提供动力，故3ZFWD-12型无人驾驶电动植保追肥一体机具有结构简单、绿色环保、作业效率高、适应性广等优点。可促进农业种植方式的调整和优化，提高土地产出率，减少人工劳动强度、提高劳动生产率，节约作业成本，提升农业机械利用效率，提高农业综合生产能力，提升综合经济收益。实现指标如下：

（1）高地隙智能化电动植保追肥机器人：生产率 20~25亩/小时；行走速度≥2km/h；离地间隙≥1.6m;

（2）导航系统：采用基于北斗系统、机器视觉及接触传感器的定位定向技术，能够实现多种复杂土壤条件下前向、停止、后向连续自动驾驶，支持AB直线、圆圈作业、对角线作业等多种作业模式，控制精度：±2.5cm (3-AB直线模式)，±5cm (3-圆圈作业模式)；

（3）动力及行走系统：采用300V、200Ah的锂电池动力电池包，续航作业时间8小时，可实现四轮驱动、四轮转向、配置静液压驱动行走底盘。

本成果采用“北斗导航+机器视觉+接触式导航”多传感器融合导航技术，即可避免一般植保机碾压玉米现象，实现在播种时采用北斗导航则把其行走轨迹输入其主控电脑即可自动入行作业或在播种是人工驾驶其苗带有弯曲时则能自动转弯随行，自主完成给玉米类高株杆农作物上下立体化喷施农药的同时完成追施液态肥作业。即做到了高效、精准智能化作业。

以上优势加上本项目下智能农业装备在道路行驶采用“北斗导航+雷达导航”、地头自动升降伸缩药架杆、自动转弯、自动入行等智能化功能，极大提高作业效率。

由于本成果智能农业装备前药架杆可以根据预设距离地面高度数据自主升降则也可给低矮农作物喷施叶面肥、灭草剂、农药和喷洒灌溉；也由可给低矮作物撒施颗粒肥料。

由于本成果是采用新能源锂电池给整机提供行走动力和工作机构的动力，相对于柴油机提供动力是零碳排放，对于减少大气废气排放、完成国家制定“碳中和”宏伟目标实现功莫大焉！

综上所述，本成果“智能电动植保追肥一体机”的产业化后可高效、精准智能化开展机械化作业；也可达到一机多用，减少农民购机成本，减少国家资源浪费；更能为既定“碳中和”的国策做贡献。

3ZFWD-12型无人驾驶电动植保追肥一体机可提供两套独立的针对不同除草剂药液的喷施系统，实现同时喷施两种不同性状且不能混施的灭草剂的需求，从而满足不同作物套种或复合种植喷施除草剂作业的需求（如大豆玉米带状复合种植地大豆和玉米喷施不同除草药液的需求）。针对高秆作物如玉米、高粱等上下全方位喷药并同时在高秆作物行间喷施液肥的方式，可很好满足玉米等高秆作物穗期和花粒期对植保和追肥的要求，能提高病虫害防治效果和追肥作业效率，喷药折叠架、喷肥折叠架及底盘支架高度可调，能满足不同生长期高秆作物的中耕管理要求，整个行走装置及工作装置都采用锂电池动力电池包提供动力，故此项目研发的一体机具有结构简单、绿色环保、作业效率高、适应性广等优点。可促进农业种植方式的调整和优化，提高土地产出率，减少人工劳动强度、提高劳动生产率，节约作业成本，提升农业机械利用效率，提高农业综合生产能力，提升综合经济收益。

团队由浙江农林大学、山东理工大学及合作单位山东硕元农机制造有限公司三家单位的科研技术骨干组成。其中浙江农林大学丘陵山地智能农业装备与信息化技术研究团队负责人杨自栋教授是中国农业机械学会理事及中国农业机械学会设施园艺与果蔬机械分会副秘书长，长期从事智能农林装备研发，团队成员近五年主持国家重点研发项目、国家自然基金项目及省部级重大重点项目21项，获国家科技进步二等奖1项，省部级科技奖励4项，厅局级科技奖励10余项。研发团队近几年主持及参与的与本项目相关的课题有国家“十三五”国家重点研发计划项目“丘陵山区马铃薯、药材适度规模生产全程机械化关键技术集成与示范”子课题、国家自然基金面上项目“含间隙弹射式移栽机构非线性动力学及试验研究”、浙江省科技厅重大项目“竹林机械化经营设备研发-系列竹林机械化经营关键技术与装备研发”及浙江省科技厅项目“智能导航技术与自主驾驶典型田间作业装备研发”等多个项目研究，主编出版《农林机械三维设计技术》、《农林机器人技术与应用》、《农业机械化管理学》等规划教材10多部，获授权发明专利50余项，农业装备与信息化技术研发创新水平居省内前列。团队外聘成员山东理工大学的印祥教授是山东省青年泰山学者，长期从事植保机器人和农机自动导航技术研究，研发的植保机器人已在学校的无人生态农场实现自主作业，牵头的植保机器人研发团队8人其中高级职称5人、博士生3人。合作单位山东硕元农机制造有限公司内现有中、高级专业技术人员9人，整个产品研发报团队职称、学历、年龄及学科结构合理，非常符合智能化农业装备的研发和市场化推广。

3ZFWD-12型无人驾驶电动植保追肥一体机可一机多用完成下面作业：

（1）采用北斗导航模式，可在春季进行冬小麦喷灌、打药、喷施叶面肥作业。

（2）采用北斗导航与机械接触式导航相结合模式，可在玉米、大豆玉米带状复合种植的初苗期进行两种药剂的独立喷施作业及喷施除草剂作业。

（3）采用机械接触式导航和机器视觉导航结合模式，可给高茎秆农作物进行立体喷药及精准追肥作业。比如玉米播种50天左右播种时播施的缓释肥在50天其肥力释放完毕，此时农田缺肥而应该追肥（尿素水溶液），追肥后每亩增产300多斤。

对一体机的使用者农机户来讲，预计上述每项作业时间6天，每天作业8小时，每小时生产率20亩，作业每亩收费20元，则一个生产周期的作业费收入为：3×6×8×20×20=5.76万元，一台机器的售价约10万元左右，基本上两年即可收回成本。

对一体机的生产制造企业来讲，预计每年销售量600台，销售收入6000万元、利税1800万元。在社会效益方面，一是由于采用再生锂电池提供工作动力（柴油机改为电动机）和工作信号电源，不仅助力环保而且做到了“废旧物资再利用”，为减少对大气碳排放和降本增效作出巨大社会贡献；二是实现粮食增产100公斤/亩以上，在黄淮海流域一年两熟小麦玉米种植区域，按着该项目机型的推广普及率为30%计算，可为农民和社会提供巨大经济和社会效益。

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