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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 多旋翼飛行器空中基站
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 基本思路 對(duì)多旋翼飛行器進(jìn)行研究并改造，使其轉(zhuǎn)化成為多旋翼空中基站。 創(chuàng)新點(diǎn) 創(chuàng)新發(fā)明了一種多旋翼飛行器空中基站，可實(shí)現(xiàn)空中加油機(jī)的功能，為其他同類飛行器提供電力補(bǔ)充，信號(hào)中繼，以及后勤保障。
- 詳細(xì)介紹：
- （1）作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 四旋翼飛行器一般可留空10-20分鐘時(shí)間，這就大大限制了其執(zhí)行任務(wù)時(shí)的飛行時(shí)間，鑒于目前太陽(yáng)能等新型能源在航空領(lǐng)域的局限性和四旋翼飛行器的特殊性，本團(tuán)隊(duì)意在開(kāi)發(fā)一種多旋翼飛行器空中基站，可配合其他同類飛行器協(xié)同完成任務(wù)。 （2）基本思路 對(duì)多旋翼飛行器進(jìn)行研究并改造，使其轉(zhuǎn)化成為多旋翼空中基站。 （3）創(chuàng)新點(diǎn) 創(chuàng)新發(fā)明了一種多旋翼飛行器空中基站，可實(shí)現(xiàn)空中加油機(jī)的功能，為其他同類飛行器提供電力補(bǔ)充，信號(hào)中繼，以及后勤保障。 （4）技術(shù)關(guān)鍵 ◆多旋翼飛行器空中基站載重能力是實(shí)現(xiàn)持續(xù)空中停留的重要保障因素； ◆機(jī)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化，確保多旋翼飛行器空中基站主體結(jié)構(gòu)既滿足強(qiáng)度要求，有達(dá)到重量最輕； ◆精確定位技術(shù)，確保實(shí)現(xiàn)空中電力對(duì)接輸送； ◆快速充電技術(shù)，確保短時(shí)間內(nèi)完成電力補(bǔ)充輸送。 （5）主要技術(shù)指標(biāo) ◆最大起飛重量：6.5kg ◆攜載電池重量：3.5kg ◆空中持續(xù)停留時(shí)間：40 min ◆快速充電時(shí)間：20 min
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- （1）作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 四旋翼飛行器一般可留空10-20分鐘時(shí)間，這就大大限制了其執(zhí)行任務(wù)時(shí)的飛行時(shí)間，鑒于目前太陽(yáng)能等新型能源在航空領(lǐng)域的局限性和四旋翼飛行器的特殊性，本團(tuán)隊(duì)意在開(kāi)發(fā)一種多旋翼飛行器空中基站，可配合其他同類飛行器協(xié)同完成任務(wù)。 （2）基本思路 對(duì)多旋翼飛行器進(jìn)行研究并改造，使其轉(zhuǎn)化成為多旋翼空中基站。 （3）創(chuàng)新點(diǎn) 創(chuàng)新發(fā)明了一種多旋翼飛行器空中基站，可實(shí)現(xiàn)空中加油機(jī)的功能，為其他同類飛行器提供電力補(bǔ)充，信號(hào)中繼，以及后勤保障。 （4）技術(shù)關(guān)鍵 ◆多旋翼飛行器空中基站載重能力是實(shí)現(xiàn)持續(xù)空中停留的重要保障因素； ◆機(jī)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化，確保多旋翼飛行器空中基站主體結(jié)構(gòu)既滿足強(qiáng)度要求，有達(dá)到重量最輕； ◆精確定位技術(shù)，確保實(shí)現(xiàn)空中電力對(duì)接輸送； ◆快速充電技術(shù)，確保短時(shí)間內(nèi)完成電力補(bǔ)充輸送。 （5）主要技術(shù)指標(biāo) ◆最大起飛重量：6.5kg ◆攜載電池重量：3.5kg ◆空中持續(xù)停留時(shí)間：40 min ◆快速充電時(shí)間：20 min
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 無(wú)人多旋翼飛行器具有固定翼無(wú)人機(jī)難以比擬的優(yōu)點(diǎn)：能夠適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境；具備自主起飛和著陸能力，對(duì)起飛著陸地點(diǎn)的要求很低，且高度智能化，能以各種姿態(tài)飛行，如懸停、前飛、側(cè)飛和倒飛等。這些優(yōu)點(diǎn)決定了無(wú)人飛行器比固定翼無(wú)人機(jī)具有更廣闊的應(yīng)用前景與常規(guī)旋翼飛行器如傳統(tǒng)布局的直升機(jī)等相比，多旋翼飛行器結(jié)構(gòu)更為緊湊，動(dòng)力利用效率高。 小型多旋翼飛行器許多任務(wù)的一個(gè)共同要求是要能懸停和巡邏。對(duì)于執(zhí)行這些任務(wù)，小型多旋翼飛行器與固定翼飛機(jī)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，特別是在很有限的空間環(huán)境下，需要飛行器保持靜止不動(dòng)的懸停或做機(jī)動(dòng)飛行時(shí)更是這樣。進(jìn)行微小型四旋翼飛行器總體設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循以下原則：重量輕、尺寸小、速度快、能耗低。 但這幾項(xiàng)原則相互之問(wèn)存在著制約與矛盾，例如：飛行器重量相同時(shí)，其尺寸與速度、能耗成反比，所以當(dāng)其在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，尤其是空中長(zhǎng)時(shí)間停留執(zhí)行勘察、攝像等任務(wù)時(shí)，需要進(jìn)行能量補(bǔ)充，也就是電力補(bǔ)充。而本作品可以解決這一難題。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 模型
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 多旋翼飛行器空中基站由于體積小、隱蔽性好、性能穩(wěn)定，因而在軍事方面能配合其他機(jī)種執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，甚至可完成其他飛行器無(wú)法完成的任務(wù)。例如： 可用作偵察和監(jiān)視。可以搭載指南針，GPS，導(dǎo)航版，電臺(tái)，地面站全自動(dòng)飛行，OSD，F(xiàn)PV等等，可用于消防搶險(xiǎn)、警察、空中考古、生物和化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)、城市情報(bào)搜集、大氣探測(cè)、空中監(jiān)視、特種部隊(duì)和軍隊(duì)等眾多不同的行業(yè)和領(lǐng)域。 如果其他同類飛行器配合多旋翼飛行器空中基站，則可以完美地完成各項(xiàng)任務(wù)。 主要行業(yè)應(yīng)用： 1.交通、監(jiān)控； 2.消防、武警； 3.部隊(duì)、公安、國(guó)安、反恐。
同類課題研究水平概述
- 世界上對(duì)小型四旋翼飛行器的研究主要集中在3個(gè)方面：基于慣導(dǎo)的自主飛行控制、基于視覺(jué)的自主飛行控制和自主飛行器系統(tǒng)方案，其典型代表分別是：瑞士洛桑聯(lián)邦科技學(xué)院(EPn．)的0S4賓夕法尼亞大學(xué)的HMX4舊1和佐治亞理工大學(xué)的G'INARS。 0S4是EPFL自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一種電動(dòng)小型四旋翼飛行器，研究的重點(diǎn)是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和自主飛行控制算法，目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)室內(nèi)和室外環(huán)目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)室內(nèi)和室外環(huán)境中的完全自主飛行。目前，該項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了兩個(gè)階段。OS4 I最大長(zhǎng)度約73 cm，質(zhì)量為235 g；它使用了Draganflyer HI的旋翼和十字框架，4個(gè)Faulhaber 1724電機(jī)，以及一個(gè)Xsense的MT9一B微慣性測(cè)量單元。 GTMARS是佐治亞理工大學(xué)面向火星探測(cè)任務(wù)而設(shè)計(jì)的CAD無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。它重20 g，旋翼半徑0．92m，續(xù)航時(shí)間30 min。折疊封裝的GTMARS隨四面體著陸器登陸火星后，能自動(dòng)將機(jī)構(gòu)展開(kāi)；能自主起飛和降落，巡航速度可達(dá)72 km／h；另外，它還能返回到著陸器補(bǔ)充能量。 麻省理工學(xué)院（MIT）在室內(nèi)完成了四旋翼空中機(jī)器人的飛行演示，使用了IMU慣性策略單元進(jìn)行姿態(tài)測(cè)量，激光掃描陣列用于周圍環(huán)境感知、重建并規(guī)劃飛行，可以發(fā)現(xiàn)飛行器穩(wěn)定性好。
