我国是世界上茶园种植面积最大的国家,有超过60%的茶园分布在丘陵山区,丘陵山区独特的地形限制了茶园的自动化管理。茶树的病虫害防护在茶园的日常管理中尤为重要,如今茶园自动化管理中喷药作业基本靠人工完成,使得劳动力紧张,作业成本增加。传统的喷杆式喷药装置,无法实现高效、精准且低污染的喷药。为实现丘陵山区茶园自动化喷药,解决我国目前丘陵山区茶园喷药质量差、喷药效率低、人工劳动强度大、农药对土壤、环境污染严重和大中型拖拉机无法进入茶园等问题,本文通过查阅大量相关文献,分析比较国内外不同类型喷雾机的性能特点,并结合目前我国丘陵山区茶园管理的实际情况,深入调查、了解茶园管理者的实际需求,研制开发一款能够以丘陵山区为使用环境、中小型移动平台为基础、机械结构紧凑且具备自适应能力的茶园自动喷药装置。主要研究内容如下:（1）丘陵山区茶园自动喷药装置关键部件设计。根据茶园害虫喜欢在茶树中下部成熟老叶背面取食的特点,采取水平方向喷射和45°角方向喷射相结合的喷药模式;采用超声波测距模块自动对靶,实现喷头与茶树冠表层之间位置的定位。结合丘陵山区茶园实际条件、设计要求和农艺要求,并考虑茶园自动喷药装置在茶垄间的通过性和自适应性等因素,对自动喷药装置进行机械结构设计。运用Solid Works软件绘制茶园自动喷药系统三维模型,自动喷药装置的喷杆支架在垂直方向上可移动范围为0～700mm,测量并计算得到喷杆长度为1100mm,喷头间距为500mm。根据自动喷药装置喷雾性能要求,对电动泵、电磁阀和扇形喷头的使用压力和最大流量进行分析和计算,对管道内流体流动阻力能量损失和局部水流损失定量计算并进行压力补偿,确定喷药回路系统性能参数。（2）控制系统硬件设计。对主控系统进行硬件电路设计,并编写了自动控制程序。利用超声波传感器测距模块,检测茶树冠表层与喷头空间位置,提高数据准确率和对靶精度。采用车速检测模块,对自动喷药装置运行速度进行检测,以研究行走速度对喷药质量的影响。（3）喷雾性能综合试验平台试验。运用喷雾性能综合试验平台对扇形喷头的参数、雾滴粒径大小和喷雾均匀性等指标数据进行测试。试验结果表明:在药液动力单元提供0.30MPa压力、喷头到茶树冠表层的距离为400mm的情况下,空气阻力对喷头参数不造成影响;该喷药条件下喷雾角为102.6°,雾滴粒径为89.784μm,小于100μm容易被植物叶面吸收,液量分布变异系数值均小于标准中规定的50%,满足国家标准中机动喷雾机作业质量要求。（4）茶园现场试验。当茶园自动喷药装置行驶速度在1～3m/s范围内、喷杆至茶树冠层距离在300～500mm范围内时,以雾滴平均覆盖率作为主要评价指标,沉积密度作为辅助指标,采用正交试验设计方法进行试验研究,进行三因子三水平正交试验,检验喷雾高度、行驶速度及冠层梯度对喷药质量的影响。试验结果表明:茶树不同冠层梯度下各点位雾滴平均沉积密度均大于26个/cm~2,高于JB/T9782—2014《植保机械通用试验方法》对喷雾机中喷幅界定的20个/cm~2要求,试验中各喷施参数对雾滴沉积密度的影响程度从大到小依次为冠层梯度、喷雾高度、行驶速度。其中,不同冠层梯度沉积密度最大为表层,冠层中、下部的雾滴沉积密度差异性相对较小,无显著性。喷雾高度越高,雾滴沉积个数越少,且高度为30cm时的雾滴数量显著多于50cm时的雾滴个数。