设施蔬菜的种植过程中,为有效控制病虫害要进行多次、大量的农药喷洒,国内现有设施植保机械设备自动化、智能化程度低,以人工或半自动化作业为主,劳动强度大,作业效率低,难以实现完全的人药分离,在温室密闭环境下对操作人员人身伤害大,易出现中毒现象,而且“跑、冒、滴、漏”现象造成严重污染;设施蔬菜多样化种植模式下,喷雾模式设计不合理,不能实现精准喷雾,药液喷洒覆盖不均匀,农药有效利用率仅有20%~30%,病虫害的防治效果差。设施内使用全自动智能化的植保机械,实现精细化喷雾作业,已成为农药增效减施的重要手段之一。因此急需研制一种结构轻便、适应性高、智能化程度高、工作效率高的设施植保机械,实现温室内高效自主喷雾,依据植株分布位置、枝叶分布密度和冠层轮廓等生长信息或者病虫草害位置信息等进行精准喷雾作业,从而减少药液使用量,保护劳动者身体健康和生态环境,实现可持续设施农业生产。本文设计研制的3M-50型自主行走式温室弥雾机,提出了“自主行走式物流车+姿态可调风送喷雾”的模块化集成方案。温室弥雾机在日光温室的特殊作业环境和有限的工作区域内,沿单轨运动并进行精确定位、自动物流作业,高压静电风送式远程精细喷雾,完全实现人药分离的全自动化施药,可根据设施蔬菜种植模式优化设定喷雾姿态调节模式,减少药液使用量,提高药液利用率,实现自动化地精准喷雾作业,对提高现代农业发展的经济效益、社会效益和环境效益具有重大意义。本文主要研究内容包括:3M-50型自主行走式温室弥雾机的整机结构设计和三维模型建立;气流辅助系统、药液系统、电动自走式底盘和仿形喷雾姿态调节机构的设计与优化;通过CFD技术模拟3M-50型自主行走式温室弥雾机作业过程中雾滴运动过程,结合理论分析和计算,设计喷雾沉积性能预测方法,并使用该方法对喷雾姿态调节模式进行评价和优化;根据三维设计模型、理论计算和仿真优化,对样机进行加工试制,并开展了喷雾沉积测试验证试验和日光温室中的植保作业试验。试验表明:3M-50型自主行走式温室弥雾机作业时间内各喷雾性能指标均超出同类喷雾机喷洒质量标准,具有较好的雾滴沉积性能、喷雾量分布均匀性和雾滴在作物的穿透性能。