題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 四軸飛行器
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 四軸飛行器具有類似直升機(jī)的飛行性能,可在空中懸停.同時(shí)具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,維護(hù)簡(jiǎn)便,飛行噪音小等特點(diǎn). 它可根據(jù)實(shí)際情況,實(shí)時(shí)調(diào)整自身姿態(tài),保持機(jī)體平衡,并可接受用戶指令,實(shí)現(xiàn)要求的動(dòng)作. 同時(shí),飛行器搭載空投系統(tǒng)和視頻傳輸系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)無人偵察和物資定點(diǎn)投放等功能.
- 詳細(xì)介紹：
- 四軸飛行器有用四個(gè)螺旋槳,每個(gè)螺旋槳的槳距都是固定不變的.也就是說在任何時(shí)刻,螺旋槳都保持固定的形狀,因此省去了復(fù)雜的旋翼頭結(jié)構(gòu).需調(diào)整四個(gè)臂中某一臂的升力時(shí),只需相應(yīng)改變其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可. 但僅靠上述簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是無法在復(fù)雜的空中環(huán)境中隨時(shí)保持飛行器平衡的,因此我們還需要采用３軸陀螺儀和３軸加速度傳感器組成捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱IMU),通過我們?cè)O(shè)計(jì)中的主控IC,飛行器可實(shí)時(shí)計(jì)算出姿態(tài)變化并自動(dòng)作出調(diào)整.結(jié)合遙控系統(tǒng)給出的用戶指令,飛控系統(tǒng)可完成飛行器的控制任務(wù). 四軸飛行器作為一個(gè)飛行平臺(tái),其功能擴(kuò)展是非?？捎^的,在本設(shè)計(jì)中,我們加入了視頻傳輸系統(tǒng)和空投系統(tǒng).通過視頻傳輸系統(tǒng),用戶可佩戴專用的視頻眼鏡,在控制飛機(jī)的同時(shí)觀察機(jī)載攝像頭傳回的視頻,做到虛擬第一人稱駕駛的效果.空投系統(tǒng)可在飛行器起飛時(shí)掛載物資,在飛行器到達(dá)指定位置后投放至地面. 可見,通過各種各樣的擴(kuò)展系統(tǒng),四軸飛行器的應(yīng)用領(lǐng)域可遍布民用軍用,無論是休閑娛樂,搶險(xiǎn)救災(zāi)或是戰(zhàn)略偵查,航拍制圖,四軸飛行器都可以大顯身手.
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)
- 當(dāng)前世界上主流的飛行器,基本分為兩大類:固定翼飛行器和旋翼飛行器,大家熟知的直升機(jī)即屬于旋翼飛行器的一種,其最大特色是能完成空中懸停動(dòng)作. 但直升機(jī)為保持平衡和完成操控著要求的動(dòng)作,需要非常復(fù)雜的旋翼機(jī)械結(jié)構(gòu),同時(shí)要通過在尾部加裝額外的旋翼防止主槳的反作用力造成自旋.這極大地增加了其設(shè)計(jì)制造難度和維護(hù)成本. 因此在電子技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,有必要設(shè)計(jì)一種新型飛行裝置,依靠機(jī)載電子設(shè)備取代部分機(jī)械結(jié)構(gòu),在以不損失飛行器性能為前提下降低生產(chǎn)和維護(hù)成本.因此我們選擇了四軸飛行器,并自主開發(fā)了專用的飛行控制系統(tǒng). 在實(shí)驗(yàn)室階段,采用模型用12V,2200mAh電池情況下,樣機(jī)可正常飛行15至20分鐘左右,懸停功率約為240W(無負(fù)載),最大負(fù)載能力約為1.2Kg.以上數(shù)據(jù)是在調(diào)試階段,機(jī)架采用耐摔的金屬材料的情況下獲得的,相信在輕量化后,各個(gè)參數(shù)都會(huì)有明顯進(jìn)步.
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 四軸飛行器在實(shí)現(xiàn)直升機(jī)飛行性能的同時(shí),極大地降低了機(jī)械機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度,因此四軸飛行器的生產(chǎn)成本和維護(hù)復(fù)雜度相較傳統(tǒng)直升機(jī)都有顯著降低. 因其維持機(jī)身平衡的任務(wù)全部由機(jī)載電子設(shè)備完成,所以在制作過程中,對(duì)飛行器的中心,對(duì)稱性,螺旋槳及電機(jī)性能一致性都沒有很高要求.這對(duì)降低設(shè)計(jì)難度和量產(chǎn)品質(zhì)控制也有著巨大意義. 同時(shí),四軸飛行器種種較低的要求,對(duì)于安裝各種擴(kuò)展系統(tǒng)設(shè)備也有著不言而喻的好處,我們不需要過多考慮擴(kuò)展設(shè)備是否破壞了飛行器重心,只需按照其實(shí)現(xiàn)功能的最佳位置安放即可.
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院第二屆Altera杯EDA電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 實(shí)物,圖紙,現(xiàn)場(chǎng)演示,圖片,錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 飛行器各部分都不需要用到昂貴或易損部件,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不是非常復(fù)雜.這使得四軸飛行器非?？煽康耐瑫r(shí)非常廉價(jià).因此,無論是模型級(jí)還是工業(yè)級(jí),甚至軍工級(jí)的產(chǎn)品,都有一定的市場(chǎng)前景.系統(tǒng)采用了FPGA芯片作為主控,若進(jìn)行量產(chǎn)還可將FPGA芯片替換為更為廉價(jià)的專用ASIC,移植過程非常簡(jiǎn)便而且基本沒有前期成本. 在明確用途,找準(zhǔn)新型飛行器定位的前提下,四軸飛行器擁有很好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益.如在軍事領(lǐng)域應(yīng)用,其軍事效益也不可忽視.
同類課題研究水平概述
- 世界各國科研機(jī)構(gòu)和相關(guān)組織,對(duì)新型飛行器的研究從未中斷,期間杰出成果不斷涌現(xiàn). 在四軸飛行器方面,美國斯坦福大學(xué)等高校走在前列,他們已經(jīng)可以做到多個(gè)飛行器合作搬動(dòng)重物,并聯(lián)動(dòng)調(diào)整升力,保持整體的平衡.甚至可以讓飛行器側(cè)身穿過僅略大于機(jī)身厚度的豎直縫隙. 此外德國的MK開源四軸飛行器項(xiàng)目在眾多愛好者的努力下也日趨完善,當(dāng)前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)GPS追蹤,地面站自動(dòng)控制等等功能.
