隨著人類對無人機和無人車技術(shù)的不斷開發(fā),人類對無人機和無人車已經(jīng)不滿足于其在空中飛行或地面行駛的某單一功能。而且還出現(xiàn)無人機空中續(xù)航短,無人車地面運動受限,復雜場景運動困難等問題。為此本文推出的陸空兩棲無人機來彌補這些不足,陸空兩棲無人機能夠通過切換空中飛行和地面行駛驅(qū)動,解決無人機和無人車在復雜環(huán)境下移動困難等問題。本文兩棲無人機系統(tǒng)所采用STM32F405RGT6高速處理芯片作為系統(tǒng)控制處理器,用于實現(xiàn)無人機地面行駛和空中飛行兩種模式的驅(qū)動及其陸空模式的切換。系統(tǒng)使用多傳感器數(shù)據(jù)融合算法,在兩種不同模式中兼容使用。另外通過模式自主切換可以改善避障算法帶來的缺陷問題。本文主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:1、根據(jù)對無人機和無人車的運動控制原理的理論研究,建立系統(tǒng)的數(shù)學模型。由于陸空兩棲無人機運動模型較復雜,需要分為空中和地面兩部分來建模分析。2、通過系統(tǒng)硬件的選型分析比較,設計了系統(tǒng)主控電路,并實現(xiàn)主控板PCB板的制作與測試,然后設計了陸空兩棲無人機的總體控制流程。3、本文使用的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法能夠兼容在陸空兩種不同模式下的使用。在模式切換后,數(shù)據(jù)能夠自適應于不同模式下控制器的反饋。同... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１國外陸空兩棲平臺??

?第１章緒論???１．２．２國內(nèi)陸空兩棲系統(tǒng)的研究??（１）裝甲兵工程學院的輕型陸空汽車??裝甲兵工程學院提出一種輕型陸空汽車的概念設計。如圖１．２－（１）所示。該??陸空兩用車輛采用縱向前、后布置的兩組涵道風扇產(chǎn)生升力及推力［８１。每組涵道??風扇有一對四葉共軸反旋螺旋槳葉，涵道外環(huán)橫掛在車架上，涵道內(nèi)罩又以二??縱向軸懸掛在涵道外環(huán)上，內(nèi)置一個差速器裝置來驅(qū)動兩個反旋共軸槳葉，因??此涵道風扇形成一個陀螺，可自由地繞一對相互垂直的軸而旋轉(zhuǎn)ｍ。因此該設計??在空中飛行過程中，車體無論向哪邊傾斜，涵道風扇與地面的都保持垂直，具??有好的飛行穩(wěn)定性。??（１）裝甲兵工程學院的輕型陸空汽車?（２）深圳哈威科技的飛行摩托??圖１．２國內(nèi)陸空兩棲平臺??（２）深圳哈威科技的飛行摩托??２０１７年深圳哈威科技團隊推出了一款兩棲微型個人飛行器ＨＯＶＥＲＳＴＡＲ??Ｈｌ１５］，如圖１．２－（２）所示。該飛行器裝有３輪底盤，飛行翼展可折疊伸展，使用??電力驅(qū)動，能很好的解決城市的交通擁堵問題［５］。該飛行器有效載重７５ｋｇ，是??一款真正能實現(xiàn)載人的陸空兩棲微型飛行器。由于受限于電池續(xù)航能力的限制，??飛行時長較短。倘若電池續(xù)航能夠得到有效突破，該飛行器將成為未來新型交??通工具的亮點。??隨著陸空兩棲系統(tǒng)平臺技術(shù)的發(fā)展，在近幾年國內(nèi)也有多所高校展開了微??小型兩棲平臺的相關課題研宄。比如北京理工大學、吉林大學、長春工業(yè)大學??等。如圖１．３－（１）展示的是長春工業(yè)大學所采用的仿生輪式腿結(jié)構(gòu)，仿生輪式腿??和普通輪子結(jié)合并相互轉(zhuǎn)換的方式來完成快速前進和高效越障［８］。如圖１．３－（２）??所示的是北京理工大學采用十字交

?第１章緒論???輪轉(zhuǎn)動，采用差速控制轉(zhuǎn)向的方法執(zhí)行地面運動；兩對呈十字分布旋翼設計，??俯仰和滾轉(zhuǎn)均由一對旋翼來控制飛行姿態(tài)執(zhí)行飛行任務，該兩個通道相互獨立??控制［３］。??＿ｇ！??（１）長春工業(yè)大學?（２）北京理工大學??圖１．３國內(nèi)高校陸空兩棲機器人??１．２．３相關設計方案??根據(jù)目前陸空兩棲平臺的研究現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外各種兩棲平臺相關文獻進??行分析，如表１．１分析所示。??表Ｕ國內(nèi)高校對陸空兩棲系統(tǒng)相關設計方案研宂分析??文獻?研究高校?機械結(jié)構(gòu)設計?運動方式?控制算法??十字型｜ＪＬ｜旋與?＞）?旋翼和輪式?ＰＩＤ控制算法??丨．’］北泄丨．．Ｉ．人）?叫乍輪交叉排布?兩種驅(qū)動推進?Ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ算法??Ｘ型四旋翼與?丨城翼＇仿丄腿彳丁走??行星輪系結(jié)構(gòu)???三種驅(qū)動方式???１Ｔ赫虹鮮ｘ麵旋翼與￣￣￣只有旋翼驅(qū)自???雙輪行走結(jié)構(gòu)?和ＰＩＤ控制???四軸八勵旋翼和履帶驅(qū)動兩卩丨丨順丨艦和反???履帶車結(jié)構(gòu)?種方式?步法控制率???＾７？？辟ｘ翻旋翼哪旋翼和機械腿繼描述????｜足二：內(nèi)山度腿結(jié)構(gòu)?兩種馳動方式????５??

【參考文獻】：
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本文編號：3242097