近年來,隨著相關(guān)控制算法和微電子技術(shù)等理論的發(fā)展,多旋翼無人機(jī)成為科研工作者研究的熱點(diǎn)。目前,碳纖維復(fù)合材料是多旋翼無人機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)較為常用的材料,碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)成本高,加工難度大,后期維修困難。為了降低多旋翼無人機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)的加工制造難度、生產(chǎn)和后期維修成本,可以通過使用易加工設(shè)計(jì)的鋁合金作為機(jī)架材料,增強(qiáng)機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,從而增強(qiáng)多旋翼無人機(jī)的飛行性能、制造成本以及產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。首先,本文對(duì)多旋翼無人機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。對(duì)機(jī)架的基本布局、動(dòng)力系統(tǒng)的選配、最小軸距的計(jì)算和重心位置的選擇進(jìn)行了歸納總結(jié)。為設(shè)計(jì)一款合理的機(jī)架結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ),為概念設(shè)計(jì)階段初始設(shè)計(jì)域的建模提供數(shù)據(jù)參考。其次,利用慣性釋放拓?fù)鋬?yōu)化方法,在概念設(shè)計(jì)階段根據(jù)已經(jīng)確定的各項(xiàng)參數(shù)和邊界條件拓?fù)涞玫揭豢畈牧戏植几侠淼陌诵頇C(jī)架結(jié)構(gòu),然后對(duì)機(jī)架進(jìn)行強(qiáng)度校核,根據(jù)校核結(jié)果對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)、修正,從而得到一個(gè)相對(duì)最優(yōu)的機(jī)架結(jié)構(gòu)。接下來進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),考慮加工工藝、制造、運(yùn)輸和維修等因素,對(duì)概念機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),將機(jī)架結(jié)構(gòu)分解成多個(gè)零部件,為了實(shí)現(xiàn)將零部件連接組裝成機(jī)架,再對(duì)連接各部分的連接件進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后對(duì)詳細(xì)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

無人機(jī)分類多旋翼無人機(jī)主要由三個(gè)部分組成，分別為：控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)身主體

第1章緒論3圖1.2飛行姿態(tài)從上述對(duì)多旋翼無人機(jī)飛行姿態(tài)的介紹可知，相比于傳統(tǒng)的固定翼無人機(jī)，多旋翼無人機(jī)有著一個(gè)天然的優(yōu)勢(shì)：多旋翼無人機(jī)因其可以垂直起降[9]，不需要像固定翼無人機(jī)那樣對(duì)起飛和降落的場(chǎng)地有著嚴(yán)格的要求標(biāo)準(zhǔn)，可以更好地適應(yīng)復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境。而且相比于固定翼無人機(jī)較大的翼展，多旋翼無人機(jī)體積較小，可以適應(yīng)在狹小復(fù)雜的環(huán)境中穿梭[10,11]；在操縱性能方面上，多旋翼無人機(jī)也更容易操作控制，此外多旋翼無人機(jī)飛行方式更靈活，不僅可以向前飛行，還可以倒飛、側(cè)飛和超低空飛行，甚至可以定點(diǎn)懸停，這都是固定翼無人機(jī)所比擬不了的[12]。與單旋翼無人直升機(jī)相比，由于單旋翼無人直升機(jī)特殊的單旋翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，單旋翼無人直升機(jī)通過復(fù)雜的傳動(dòng)、減速和控制結(jié)構(gòu)來滿足其飛行性能。所以與無傳動(dòng)、減速和控制結(jié)構(gòu)的多旋翼無人機(jī)相比，多旋翼無人機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝拆卸容易、維護(hù)保養(yǎng)方便、維護(hù)成本更低、操縱難度更孝工作可靠性更高[13,14]。根據(jù)以上的對(duì)比，多旋翼無人機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：操縱簡(jiǎn)單、拆卸容易、維護(hù)成本低、起降方便、可靠性高，更重要的是可以近距離接近目標(biāo)而不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡。據(jù)統(tǒng)計(jì)中國(guó)每年因近距離的人工噴灑農(nóng)藥導(dǎo)致中毒的人數(shù)10萬余人，其中約20%的人員搶救無效死亡。由于中國(guó)農(nóng)民的農(nóng)田分散且面積小的特點(diǎn)，使用通用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥

第1章緒論51.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19世紀(jì)初多旋翼飛行器首次問世，Breguet兄弟研制了第一架多旋翼飛行器，被稱為旋翼機(jī)1號(hào)，如圖1.3所示，可以看出多旋翼飛行器為四旋翼，機(jī)架布局為“十”型，機(jī)架使用了鋼管材質(zhì)通過焊接的方式連接在一起[31]。1907年9月，“旋翼機(jī)1號(hào)”承載著駕駛員首次升空，這也是多旋翼機(jī)的首次成功。這架四旋翼飛行器未能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定飛行，但是對(duì)多旋翼飛行器的發(fā)展擴(kuò)展了方向[32]。1956年，在紐約制造了一架載人式四旋翼飛行器，該飛行器配備兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，通過改變每個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生動(dòng)力控制飛行器的飛行姿態(tài)[33]。但是飛行性能依舊較差穩(wěn)定性也不高，實(shí)用性也不能滿足當(dāng)時(shí)的需要，因此之后的幾十年里多旋翼無人機(jī)的發(fā)展幾乎停滯。圖1.3旋翼機(jī)1號(hào)直到近十幾年來，隨著相關(guān)的控制理論、空氣動(dòng)力學(xué)理論和微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，多旋翼無人飛行器的研究再次成為科研愛好者的研究熱點(diǎn)，并且有了極大的提高。美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)GRASP實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了四旋翼無人機(jī)機(jī)群的編隊(duì)協(xié)同飛行，不僅飛行穩(wěn)定，而且能夠壁障和目標(biāo)識(shí)別，如圖1.4所示。該團(tuán)隊(duì)采用紅外傳感器和攝像頭來協(xié)助慣性測(cè)量單元進(jìn)行飛行器姿態(tài)和位置信息的獲取，取得了良好的控制效果[34]。

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