【摘要】：在野外地質(zhì)探測中,陸空兩棲載物平臺主要用于搭載探測儀器,是復雜、惡劣環(huán)境下進行探測時不可或缺的重要設備。隨著探測區(qū)域的擴大,新探測區(qū)域的環(huán)境情況相較于以往已探測區(qū)域更加復雜、惡劣。這些區(qū)域采用人力探測成本較高,采用高空機載探測獲得的數(shù)據(jù)精度又不高,為提高探測精度和降低探測成本,陸空兩棲載物平臺搭載探測的方式已引起地質(zhì)探測領域的廣泛關(guān)注。目前,國內(nèi)外陸空兩棲平臺的主要發(fā)展方向是飛行汽車。通過組合不同的配件或者使整機發(fā)生結(jié)構(gòu)性改變來實現(xiàn)飛行汽車的陸地行走和飛行功能。陸地行走模式與飛行模式之間的切換則主要以人力控制或者指令控制為主,其自主化、智能化程度不高。國外軍方設計的陸空兩棲設備主要用于戰(zhàn)場物資運輸和傷員救助,其切換方式未見具體報道。野外的地質(zhì)環(huán)境多變,溝壑、池塘等錯落排布。不規(guī)則的地形狀況給探測帶來較大影響,嶙峋起伏的路面也給載物平臺的平穩(wěn)性帶來很大的挑戰(zhàn)。本研究為適應多變的環(huán)境,采用履帶結(jié)構(gòu)作為行走結(jié)構(gòu),采用多旋翼結(jié)構(gòu)作為飛行結(jié)構(gòu),通過將兩者有機結(jié)合,設計了陸空兩棲載物平臺。為提高陸空兩棲設備模式切換的智能化,本文采用壓差判決系統(tǒng)對陸地行走狀況進行實時監(jiān)測,通過壓差閾值判別從而進行模式切換。其特點是:當路況發(fā)生變化時,載物平臺通過自我狀態(tài)判決,進行陸、空模式切換,從而保證探測區(qū)域的完整性及保證探測數(shù)據(jù)的精確度。本文采用理論分析、計算機仿真以及與實驗相結(jié)合的方法,對陸空兩棲載物平臺的模式切換進行研究。在對不同模式進行建模與力學分析的基礎上,建立了合理的壓差判決系統(tǒng),利用實驗進行優(yōu)化與驗證。主要內(nèi)容包括:①設計了陸空兩棲平臺,介紹了整機設計理念和主要部件選擇邏輯;②考慮到地面效應的影響進行了飛行模式建模,進行了陸地行走模式時的地面力學和履帶受力分析,依據(jù)陸地行走模型建立了壓差判決系統(tǒng);③進行了模式切換后整機穩(wěn)定性控制策略研究,利用MATLAB對飛行模式下的控制策略進行了仿真分析;④通過實驗研究,確定了模式切換的壓差閾值,驗證了基于壓差判決系統(tǒng)的模式切換策略的有效性。本文實驗部分主要針對勻速前行工況下前側(cè)失穩(wěn),單邊失穩(wěn)以及整體下陷的三種待切換狀態(tài)進行了分析。通過實驗,得到了壓差判決系統(tǒng)的合理壓差閾值區(qū)間,驗證了該區(qū)間的有效性。本文的研究內(nèi)容對于陸空兩棲平臺的模式切換研究具有一定的實際應用價值和理論參考價值。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V27;U469.79
【圖文】：

逡逑通過圖１．２整體結(jié)構(gòu)圖以及圖１．３飛行模式效果圖，可以了解到Ｐｏｐ．ＵｐＮｅｘｔ逡逑是給座艙搭配不同的配件從而實現(xiàn)陸地行駛和飛行的效果，其模式轉(zhuǎn)換需要調(diào)整逡逑座艙與其余配件部分的組裝，整個切換過程緩慢，對精度要求高。逡逑圖１．２邋Ｐｏｐ．Ｕｐ邋Ｎｅｘｔ整體結(jié)構(gòu)圖邐圖１．３邋Ｐｏｐ．Ｕｐ邋Ｎｅｘｔ飛行效果圖逡逑從Ｐｏｐ．Ｕｐ邋Ｎｅｘｔ實際性能來看，基于合作雙方各自領域的技術(shù)基礎，既具有逡逑良好的空中行駛效果，具有空中自動駕駛能力，又具有車輛的良好陸地行駛體驗。逡逑空中飛行時，時速可達１２０ｋｍ／ｈ，續(xù)航里程約為５０ｋｍ，以車輛形態(tài)在陸地行駛逡逑時，時速可達１００ｋｍ／ｈ，續(xù)航里程為１３０ｋｍ。且Ｐｏｐ．Ｕｐ邋Ｎｅｘｔ以電力為動力源，逡逑充滿電僅需要１５分鐘。Ｐｏｐ．Ｕｐ邋Ｎｅｘｔ在座艙內(nèi)并未有配置任何的方向盤或者方向逡逑舵，駕駛者通過在座艙內(nèi)的顯示屏上進行對整機的控制。逡逑（３邋）邋Ｐａｎｔｈｅｒ逡逑２０１７年

逡逑如圖１．４所示，Ｐａｎｔｈｅｒ無人機是旋翼結(jié)構(gòu)１NB．７／：邐＿邋：逡逑結(jié)合輪式行走結(jié)構(gòu)，中心對稱分布可以保證／逡逑其平穩(wěn)運行，將承載物品置于機體內(nèi)腔，能起＾邐＾邐；逡逑灥好的保護物品的作用，但其負載能力有￥邐？逡逑限�；谄淠縮EV囆裕蓘w財飛氃逡逑落地點，然后通過路面行駛能力導航至收貨逡逑者家門口。邐圖１．４邋Ｐａｎｔｈｅｒ快遞無人機逡逑（４）黑騎士逡逑“黑騎士”被設計成越野車、直升機、無人機的有機組合體，是美國首款逡逑采用４＊４卡車底盤與８個旋翼無人機結(jié)合構(gòu)型的軍用陸空兩棲平臺Ｗ，詳細情逡逑況如圖１．５＂黑騎士＂結(jié)構(gòu)設計圖所示�！昂隍T士”具有８個旋翼發(fā)動機

逡逑如圖１．４所示，Ｐａｎｔｈｅｒ無人機是旋翼結(jié)構(gòu)１NB．７／：邐＿邋：逡逑結(jié)合輪式行走結(jié)構(gòu)，中心對稱分布可以保證／逡逑其平穩(wěn)運行，將承載物品置于機體內(nèi)腔，能起＾邐＾邐；逡逑灥好的保護物品的作用，但其負載能力有￥邐？逡逑限�；谄淠縮EV囆裕蓘w財飛氃逡逑落地點，然后通過路面行駛能力導航至收貨逡逑者家門口。邐圖１．４邋Ｐａｎｔｈｅｒ快遞無人機逡逑（４）黑騎士逡逑“黑騎士”被設計成越野車、直升機、無人機的有機組合體，是美國首款逡逑采用４＊４卡車底盤與８個旋翼無人機結(jié)合構(gòu)型的軍用陸空兩棲平臺Ｗ，詳細情逡逑況如圖１．５＂黑騎士＂結(jié)構(gòu)設計圖所示。“黑騎士”具有８個旋翼發(fā)動機

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本文編號：2802825