植保無人機是用于農林植物保護作業的無人駕駛飛機，主要通過地面遙控或GPS飛控，來實現噴灑藥劑、種子、粉劑等作業，是無人駕駛航空器的重要組成部分。
植保無人機，又名無人飛行器，由飛行平臺、導航飛控系統及噴灑裝置 3 部分組成。按照動力來源，植保無人機分為燃油和電池兩大類，按照機型結構，植保無人機分為固定翼、單旋翼、多旋翼無人機。
植保無人機最早興起于美國和日本，于20世紀80年代開始運用植保無人機進行飛防作業。 日本的雅馬哈公司在1987年制造出全球首臺農業植保無人機（R-50）。中國在農業植保無人機領域起步較晚，正處于快速發展的初期階段。 2004年，農業部、各地方農業科學院和少部分科研院校等在科技部“863 計劃”的支持下開始植保無人機的研究和推廣工作。到2007年，中國開始植保無人機的產業化探索。 2010年，漢和航空公司制造出第一架植保無人機交付市場，正式揭開中國農業植保無人機產業化的序幕。 截至2021年，中國僅病蟲害專業防治服務組織的植保無人機就已超12萬架，作業面積突破10.7億畝次，有超過20萬名飛手活躍在田間地頭。
簡史
植保無人機問世
第一架由無線電操控的無人機于1910年前后在美國秘密試飛。1717年誕生的斯佩里（Sperry)空中魚雷號（unmanned aerialvehicle，簡稱 UAL）可以搭載136千克炸藥持續飛行約80千米。1918年，美國首次嘗試利用飛機在棉花上噴灑農藥進行植保作業。1922年，美國將JN-6軍用飛機改良，裝載農藥后對植物進行噴灑。同年，蘇聯采用飛機噴灑的手段，用于防治蝗蟲。
早期應用
20世紀50年代，發達國家開始廣泛研制植保無人機。其中，以美國的技術最為先進。截止到 2016 年美國有農業航空公司2000 多家，在用無人機約4000 余架，注冊飛手 3000 多名，每年防治耕地面積近5.1億畝，占美國年防治面積40%以上。加拿大、俄羅斯地廣人稀，航空作業規模龐大，無人機防治面積占其全部耕地面積的三分之一以上，韓國于2003年開始引入無人機及航空作業技術，且發展迅速。日本將最先研制的無人直升機R50用于農藥噴灑，YAMAHA公司研發的無人植保機為日本農業航空的發展做出重要貢獻，1995~2015年，日本的植保無人機保有量從307架增加到2668架。2010年底，日本無人機防治面積達到96.3萬h㎡，占航空作業總面積的38%，登記在冊的無人機飛手14163 人。2006 年，南京農機化所開始嘗試植保無人機研究。2010年，首次研制成植保油動無人機。同時中國農業大學研制出第一臺電動多旋翼植保無人機。據宇辰網2016年出的《中國民用無人機市場分析及前景預測（2016試發行）》一書介紹，我國的農業植保無人機尚處于起步階段，據統計，2014年國內植保無人機保有量僅695架，作業面積426萬畝。2015年全國植保無人機保有量為2324架（31個省統計），總作業面積1152.8萬畝，增長幅度分別為234%、170.6%。
加速普及
2014年中央一號文件明確要求“加強農用航空建設”，2016年，農村部成立“農業航空植保科技創新聯盟”，2017年3月，農業部首次將植保無人機納入試點農機補貼；9月農業部、財政部和中國民用航空局聯合印發《關于開展農機購置補貼引導植保無人飛機規范應用試點工作的通知》。12月工信部印發《關于促進和規范民用無人機制造業發 展的指導意見》。2018年3月，農業部、財政部聯合印發《關于做好2018~2020年農機新產品購置補 貼試點工作的通知》，明確表示鼓勵無人機在植保領域的發展創新，推動植保無人機行業的發展。歷經10年探索，中國植保無人機在動力系統、飛控系統、飛防藥 劑助劑、施藥裝備及技術、機藝融合等方面取得長足進步。利用 GPS 全球定位系統及遙控終端 的 App，通過簡單操作即可實現無人機的自動起降、 航線自動規劃和噴灑作業，整個過程基本實現自動 化。仿地雷達和防撞雷達也已裝備于部分植保無人 機型號投入實際應用，防撞能力大幅提升。相關領域 的學術論文及專利數量也在快速增長，專著、圖書陸 續出版，至 2018 年，國內發表農用無人機相關學術論文 280 篇，授權專利 692 件，分別是2014年的14倍和69倍，無人機保有量達到3.15萬架，作業面積達2.67億畝。2019年10月，保有量5.5萬余部，作業面積4.5億余畝。2020年-2021年我國農業無人機市場規模增長迅猛，2021年市場規模達到28.63億元，同比增長率為124.2%。無人機裝備總量和作業面積均處于全球第一，植保無人機的廣泛應用，已經由原來單純的水稻、棉花逐步擴大到各種作物上。我國已成為全球農業無人機應用面積最大的國家，連續幾年調查數據顯示，航空植保統防統治效果比農民自防效果提高10％至20％，減少農藥使用20％至30％，農藥利用率提高10％以上。
機型分類
單旋翼植保無人機
單旋翼植保無人機也稱為單軸無人機或單旋翼無人機，外形和人們常見的直升飛機相似，通常指只有一個旋翼的無人機。單旋翼植保無人機的結構簡單，平行性非常好，操作靈活，因其旋翼旋轉速度較慢，所以產生的噪音較小，適宜于在農田等場合使用。
多旋翼植保無人機
多旋翼植保無人機有多個旋翼動力支臂，飛行高度低、機身振動小，可以搭載精密儀器，噴灑農藥能更為精準。具有機動靈活、操作簡單、成本低等優點。
共軸無人直升機
共軸無人直升機是指有兩個或以上旋翼軸線共軸排列的無人機。與單旋翼植保無人機相比，共軸無人直升機具有更高的穩定性和操控性，能夠實現更高的飛行高度和更廣的作業范圍。
燃油動力植保無人機
燃油動力植保無人機即為采用燃油驅動方式的植保無人機，通常使用是汽油、柴油等。其特點是載荷大，15-120L都可以，而且續航時間長，單架次作業范圍大。但缺點是噪音大，污染環境。
電動植保無人機
電動植保無人機是指使用電池作為動力源的無人機，目前市面上比較好的無人機電池品牌有格氏、世豹、花牌、達普、獅子、高能、富力等。相比于燃油動力植保無人機，電動植保無人機更加環保，易于操作和維護，但載荷小，續航時間短，單架次作業時間一般10-30分鐘。
油電混動植保無人機
油電混動植保無人機結合了傳統燃油動力和電動動力的優點，既保留了燃油的高能量，又保留了電驅動操縱靈活穩定的特點。
構造與原理
構造
農業生產中使用的植保無人機是在多旋翼無人機的技術上發展而來，其將多旋翼無人機的主體結構與植保噴桿噴霧技術進行有機結合，并利用電氣控制技術實現對無人機飛行狀態和農藥噴灑狀態的精確控制，從而實現高效的農業植保智能噴霧作業。農用智能植保無人機的主體構造包括：多旋翼飛機主體、噴霧機構總成、藥液箱、輸藥管路、藥液泵、電氣控制系統、傳感器總成、衛星定位模塊等組成。
能植保無人機控制系統的核心是PLC主芯片，用于數據收集和處理，主芯片承擔的任務: 接收 GPS 定位和各傳感器的信息，并對信息進行分析、存儲、傳輸；按照 PLC預設程序執行對飛行的控制和藥物噴灑的控制；接收并執行遙控器輸入的指令。除主芯片外，飛機控制系統還通過主板及延伸的供電及通信線路與無刷電機、藥液泵、管路電控開關等連接，實現各個功能部件與主芯片的有效連接。此外，飛行控制系統的硬件還配套有 PWM 、CAN、IIC、UAＲT等接口，能夠實現人機交互。
植保無人機的動力系統是飛行噴霧作業的基礎，飛行動力能源采用電池電能，通過電能驅動無刷電機運轉并帶動槳葉旋轉，利用多個槳葉同時切割空氣形成穩定的升力，推動植保無人機飛行。飛行過程中可通過控制電子調速器調整每個無刷電機轉速，從而實現對飛機飛行狀態的控制。
農藥噴灑系統以噴桿噴霧的形式實現，噴灑系統包括農藥箱、藥液泵、輸藥管路、過濾裝置、噴桿、噴頭等，植保無人機采用濃縮藥液作業，以降低飛機負載。噴灑作業過程由藥液泵驅動農藥在輸藥管路內流動，當管路內形成足夠壓力后，由噴頭進行高霧化噴施。
原理
植保無人機的飛行控制原理是：當沒有外力并且重量分布平均時，八個螺旋槳以一樣的轉速轉動，在螺旋槳向上的拉力大于整機的重量時，八旋翼就會向上升，在拉力與重量相等時，八旋翼就可以在空中懸停。在八旋翼的前方受到向下的外力時，前面馬達加快轉速，以抵消外力的影響從而保持水平，同樣其他幾個方向受到外力時八旋翼也是可以通過這種動作保持水平的。當需要控制八旋翼向前飛時，前面的馬達減速，而后方的馬達加速，這樣，八旋翼就會向前傾斜，也相應的向前飛行，同樣，需要向后、向左、向右飛行也是通過這樣的控制就可以使八旋翼往我們想要控制的方向飛行了。當我們要控制八旋翼的機頭方向向順時針轉動時，八旋翼同時加快逆時針馬達的轉速，并同時降低順時針馬達的轉速，因為左右馬達是逆時針轉動的，而左右馬達的轉速是一樣的，所以左右是保持平衡的。而前后馬達是順時針轉動的，但前后馬達的轉速也是一樣，所以前后左右都是可以保持平衡，飛行高度也是可以保持的，但是逆時針轉動的力比順時針就大，所以機身會向反方向轉動，從而達到控制機身的方向。
關鍵技術
衛星定位技術
衛星定位技術能夠保證植保無人機精確獲取田間位置信息進行自動噴霧作業。植保無人機的衛星定位功能主要通過植保無人機上的衛星定位模塊實現，衛星定位芯片結合衛星地面基站對無人機的定位精度進行修正，保證無人機的作業精度達到厘米級，使無人機能夠更好地利用衛星進行導航，并在電池電量不足或農藥余量不足時實現自動返航和精準斷點續噴，有效減少重噴、漏噴問題的發生。
智能控制技術
智能控制系統是對植保無人機飛行和噴霧的常規控制，飛行速度與噴霧量的智能匹配，通過環境感知技術獲取環境信息，實現有針對性的作業，可根據風力大小調整噴霧方式，大風天氣自動返航、異常氣流懸停、自動避障等。同時實現對各個功能裝置的監控，監測飛行速度、電池電量、藥液余量等，并實現電池低壓保護、無人機異常警示等功能。
人工遙控技術
人工遙控技術是通過遙控器或智能手機對無人機實現控制，利用人工控制完成農業生產過程中無人機難以自動完成的工作任務。智能植保無人機在某些特定情況下難以獨立完成作業任務，如在作業開始前利用無人機獲取并定位農田的邊界信息，駕駛員操作植保無人機飛行到指定位置后記錄定位信息，并通過多點記錄生成作業范圍，供植保無人機自動作業使用或在衛星定位信號不良地區，可通過人工控制飛機飛行，配合農藥自動噴灑實現半自動化作業。無人機使用者也可自主駕駛無人機進行植保作業，用以實現果園、山地等復雜農田的植保噴霧作業。
主要分類
生產企業分類
中國從事植保無人飛機研發、生產、銷售等全產業鏈的企業，按照性質可以分為：具有軍工背景的企業，依托軍用無人機技術基礎，實現“軍轉民”過渡；新興的科技型企業，能夠將最新的前沿技術快速用于植保無人飛機上，在機具性能的穩定性、智能化程度上都處于行業的一流水平；農藥生產企業組建的子公司，在農藥支柱產業的支持下成立的植保無人飛機企業；傳統的植保機械企業轉型過來的企業，擁有植保機械生產和銷售的市場基礎；科研院所改制的企業，具備一定新技術、新產品的研發能力，并能迅速轉化成產品投放市場；其他規模比較小的企業，通過組建團隊，購買飛控系統、仿制已有產品外形等推出自己的產品。
機型分類
按照動力分類，可分為油動型植保無人機和電動型植保無人機；按照旋翼數量分類，可分為單旋翼植保無人機和多旋翼植保無人機。其中，油動型植保無人機主要是單旋翼機型，電動型植保無人機有單旋翼和多旋翼兩種機型，以多旋翼機型居多。
應用范圍與發展趨勢
應用范圍
噴灑作業
農用植保無人機可以實現農藥的自動定量、控制和少量噴灑，工作效率為傳統背式及懸掛式噴霧器的8～10 倍。該設備采用北斗/GPS雙模定位與RTK厘米級精度技術，配備離心噴頭霧化裝置，農用植保無人機噴灑農藥時，旋翼產生的向下氣流有助于增加農藥對作物的滲透力，可節約50%的農藥，節約90%的用水量，減少農藥污染對土壤和環境的影響。此外，植保無人機無需專用起降機場，遠距離遙控操作，噴灑作業人員避免了暴露于農藥的危險，提高了噴灑作業安全性。另外，電動無人直升機噴灑技術采用噴霧噴灑方式，進一步降低資源成本。
農作物種植
農用植保無人機播種技術可以將種子及其生長所需的全部營養素一起注入土壤，在施肥和播種方面具有較大的優勢，與傳統農業生產機械相比，農用植保無人機具有播種施肥程度高、效率高的特點，不受地形條件限制。
農田灌溉
利用植保無人機在農田上方觀察不同濕度下農田土壤的顏色變化，自動生成地形地圖，農戶及生產工作人員利用農業植保無人機航拍獲得的信息，對數據庫中存儲的信息進行識別和對比，科學、合理、高效、精準地進行農業灌溉； 利用農用植保無人機還可用于觀察農田土壤水分不足導致的植物葉、莖、嫩枝枯萎現象，以此作為判斷農田作物定額灌溉的參考，實現農田灌溉的高效與節水。
農田信息監測
農業植保無人機農田信息監測主要包括病蟲害監測、農田灌溉監測、作物長勢監測等，基于遙感技術，對大面積的農田和土地進行高空航拍，從航拍照片和視頻資料中全面、綜合地了解農作物的生長環境、周期等指標，及時發現病蟲害、細菌入侵等問題，及時防治，減少病蟲害的擴散與蔓延是常規傳統農業監測手段無法比擬的。
農業保險調查
在進行農業生產時，由于不可避免的自然災害等因素會給農戶帶來極大的損失，對于農作物面積較小的農戶來說，進行區域損失調查并不困難，但是當大面積農作物遭受到自然侵害時，進行農作物面積及損失評估工作較難展開，工作量極大，很難準確界定農業生產損失面積。為了更有效地測算實際受災面積，農業保險公司可以利用農用植保無人機開展農業保險災害損失調查，并以此作為農業保險理賠的評價標準。有效提高農業保險公司的查勘速度，節省了大量人力物力，提高賠付率及賠付的準確性。
發展趨勢
未來植保無人機具備更多智能化功能，將其與移動端智能化操作相結合，是植保無人機應用于農業生產的發展趨勢。人們可以通過手機APP對無人機進行直接操作，植保無人機避障技術將得到完善，其可操作性，能有效解決植保無人機原有的無法精確感知問題。植保無人機普遍存在承載質量小、航行時長短等問題，不能很好地適應逐漸增加的土地流轉及農田施藥工作需求，隨著土地集中化程度的提高，高運載量與高航行植保無人機成為人們的需求目標。未來提高植保無人機載藥量和增加飛行時長至關重要。
政策法規和標準
政策法規
2013 年以來，國務院、中國人民解放軍總參謀部、中國民用航空局、農業農村部（原農業部）、工業和信息化部發布了14部與無人航空器相關的政策法規。
技術標準
中國民用航空局與農業農村部共同制定出《農用遙控飛行器通過技術要求》，《遙控飛行噴霧機試驗方法》，《農用遙控飛行噴霧機安全施藥技術規范》，《民用無人駕駛航空器系統分類及分級》，《民用無人駕駛航空器系統研制單位基本條件及評價辦法》，《無人機系統適航性要求》等國家標 準；湖南省、重慶市、江西省、廣西壯族自治區先后制 定了《超低空遙控飛行植保機》，《農用航空器電動多 旋翼植保無人機》，《農業植保無人機》，《電動旋翼植 保無人機技術條件》等地方標準，在無人機的研發制造、檢測鑒定、推廣應用等方面進行規范。
優缺點
優點
植保無人機作業時場地適應力強，因其體積比較小，輕便靈活，一個人或兩個人即可進行操控完成作業任務。日常維護簡單方便，電池可重復充電反復使用，電動無人機震動小，容易掌控，對飛控人員的操作水平要求低，利用植保無人機進作業時，工作效率比較高，是人工作業效率的50倍左右，利用植保無人機噴灑農藥時，只需一分鐘即可噴灑一畝地。在節約資源成本方面，植保無人機作業時能省30%的農藥，90%的水。可根據作業程序設定，做到路線規劃和斷點續航，大面積作業的時候能夠不漏噴或者是重復噴，省水省藥。能夠實現人機分離，避免農藥與操作人員接觸，從而保證操作人員的人身安全，避免因農藥中毒事件的發生。
缺點
植保無人機因為體積較小較輕，導致其抗風能力力弱（最高可抗4-5級風）。因電池的續航能力有限，續航時間只有8—20分鐘之間，電池在外場作業時，必須有充電電源。電動植保無人機的載重載重小，一般在5—25kg之間。油動無人機的載藥量一般在15—30kg之間。農藥需要專門的空中噴灑藥物，以免在噴施過程中濃度過大對作物產生藥害。噴灑效果還有待提高，空中噴灑存在霧滴附著率不均勻問題，不能達到預期效果。因植保無人機價格高，一般植保無人機少則幾萬元一臺，多則十幾萬元一臺。操作失誤或不熟練，掉落下來，損失較大。
參考資料 >
河南淅川縣組織培訓植保無人機操作技術 助力農業現代化.中國日報中文網.2023-06-09
2023年中國植保無人機市場規模及競爭格局預測分析(圖).中商情報網.2023-06-09
央視三農.新浪微博.2025-05-27
植保無人機的成長故事.今日頭條.2023-06-14
《懷化高新區》第四十期第四版.懷化高新技術產業開發區.2025-07-17
對十三屆全國人大一次會議第5134號建議的答復.中華人民共和國農業農村部.2023-06-15
農用植保無人機有哪些?.惠農網.2023-07-12
植保無人機飛行控制原理.中國農機網.2023-06-15
我國植保無人飛機發展現狀概述.農業農村部農技推廣與監理網.2023-06-14
電動植保無人機的優點缺點大匯總.中國農機網.2023-06-15
植保無人機風靡全球農民入手卻需謹慎.甘孜藏族自治州農牧農村局.2023-07-12