由于中国设施农业在近些年发展迅猛,配套设施装备无法满足生产需求。传统设施农业施药方式主要为手动施药、机动背负式施药以及悬挂式施药,其效率低、适应性差,而且价格昂贵,并且容易在施药过程中引起施药人员中毒事件。目前,设施农业常用的施药方式是大规模同标准施药,没有针对作物特性,有悖于农艺要求,导致了大量的农药浪费以及环境污染问题。针对性施药是一种安全高效符合农艺要求的施药方式,最大化地利用了施药设备以及农药,减少资源浪费以及环境污染,提高了生产效率。本课题进行基于超声气力雾化技术的温室黄瓜施药机理以及设备研究,通过分析温室黄瓜植株特性以及病虫害特性,结合超声雾化技术,提出针对温室黄瓜病虫害的防治策略,设计温室病虫害防治机器人,提高防治效率。本课题根据温室黄瓜的烟粉虱在空间以及时间上的变化规律,主要分析黄瓜温室烟粉虱在空间分布上的聚集度指标参数以及时序变化,通过回归方程分析烟粉虱聚集原因,确定理论抽样数,建立序贯抽样模型,从生物角度上对温室黄瓜烟粉虱防治策略提供理论依据,确保在烟粉虱爆发前遏制爆发趋势,以及在烟粉虱爆发中及时防治止损。本文对超声雾化的原理进行探讨,得出表面波原理以及微激波理论之间的关系,同时得出超声气力雾化的雾化角、粒径大小以及初速度,利用MATLAB模拟超声气力雾化后雾滴的运动,分析不同雾滴粒径以及初速度下雾滴的运动规律,得出雾滴速度变化曲线以及二维坐标下的轨迹曲线,为防治机器人的设计提供基础理论参数。本文以超声气力雾化后的雾滴运动规律为理论依据,为温室病虫害防治机器人设计可在行距60-70cm的黄瓜大棚中行走的履带式行走底盘,实现0-1.25m/s的无级变速,以及远程遥控功能;针对黄瓜这种篱架型作物设计两根1.8m高的铝合金喷杆,可布置12-18个喷头;以超声气力雾化的超低量施药需求,结合温室黄瓜病虫害的实际情况,选配超声喷头、超声发生器、气泵以及水泵等其他雾化器件。机具制备完成后,进行关于雾滴喷雾角、雾滴粒径以及均匀性的相关基础试验。本文以温室自走式超声气力喷雾的实际应用效果为目的,进行田间试验,以喷头角度和施药距离为变量,以黄瓜光植株上、中、下部的叶片正反面的雾滴覆盖率为主要参数,对雾化效果进行测试分析,结果显示:中上部需要偏向上的施药角度,中下部则需要偏向下的施药角度,而施药距离的影响很小。在此基础上,重新布置喷头角度为+30°—+45°—0°—0°—-45°—-30°,在发现烟粉虱后的第7天起开始防治试验,对比手动施药以及喷头角度不变的施药方式,以更合理喷头布置的机具获得了最好的防治效果。