我国是农业大国,是世界第一大农药生产和消耗国。但与发达国家相比,我国农药利用率差距较大,且农药的大量使用,对我国农产品安全和环境造成了严重影响。喷杆喷雾机作为常用植保机械,作业效率高,喷洒质量好。目前国内植保机械针对果园喷雾研究较多,而针对低矮作物喷雾研究相对较少,且喷头工作间距不能根据实际种植行距做出调整;对不同种植行距作物,其暴露在外的土地会被喷施农药,造成农药极大浪费和土地污染,如花生和蔬菜等;对于叶片比较茂盛的作物,由于冠层遮挡,药液很难沉积在冠层以下发生病虫害的位置,如棉花,水稻等,导致利用率低下、虫害防治效果差。针对以上问题,本文通过分析山东众合3WPS-300自走式喷杆喷雾机工作机理,对喷雾系统进行优化,创新设计了变行距对靶喷雾系统,并进行了喷雾性能试验。主要研究内容如下:1)设计了一种喷头工作行距和工作高度均可调的喷雾系统。该变行距喷雾系统对水稻、花生、棉花、大白菜等等水田作物或旱地作物均可对行、对靶施药,满足不同行距作物施药需求。而对于作物不同生长周期和病虫害发生位置在作物冠层以下时,也可通过选择相应的施药方式对靶施药。2)设计了一种用于喷雾系统的控制系统。本研究以Arduino UNO做为主控核心,以Open MV4做为图像识别传感器,采用继电器和电磁阀控制,将喷雾系统分为6种工作模式。针对某些作物种植时株距较大或作物较小时,植株冠层面积总和所占作物田地面积比例较小的情况,选择对靶喷雾模式可以使喷雾系统喷头到达作物冠层上方时进行对靶施药,在相邻作物株与株之间的空隙处,停止施药。3)对样机进行室内和田间试验。试验结果表明:喷雾机样机喷头之间流量差异系数满足国家标准,选取的喷头雾滴粒径多数在75～400μm,有较好的喷雾效果。样机能够准确实现对行施药,能够将喷头送至冠层以下对靶施药,能够对株距较大或作物较小时对靶施药。系统操作简单,稳定可靠,能有效提高农药利用率,减少环境污染,作物行距、株距越大、作物冠面越小,喷雾系统对农药利用率提升越明显,反之,作物行距、株距越小、作物冠面越大,农药利用率提升越小。