四旋翼飛行器ppt課件.ppt

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1、微型四旋翼1小牛頓科學(xué)館有哪位同學(xué)能夠說一下生活當(dāng)中我們都看到過哪些飛行器？欣賞一段四軸飛行器的視頻2小牛頓科學(xué)館早期的四旋翼飛行器3四旋翼飛行器最早誕生于上世紀(jì)初的歐洲，在公元1907年的法國，第一個(gè)載人的四旋翼飛行器由Breguet兄弟設(shè)計(jì)并制作了出來，被命名為Gyroplane?No.1。其起飛時(shí)候需要大量人員的協(xié)助，且飛行控制的穩(wěn)定性并不是很理想，且體積龐大，功能極其有限。四旋翼飛行器的發(fā)展經(jīng)歷了載人到無人，遙控到自主飛行的過程，結(jié)構(gòu)也在向小型化的方向發(fā)展，功能也在不斷的增強(qiáng)。上世紀(jì)初到上世紀(jì)中葉，四旋翼飛行器的主要以載人為主

2、，公元1958年美國飛行器設(shè)計(jì)師FrankNicholasPiasecki為美國海軍設(shè)計(jì)了一架可以在核潛艇上起降的四旋翼飛行器。它是第一架無人控制四旋翼飛行器。隨著科技的不斷進(jìn)步，微電子機(jī)械系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，以及傳感器技術(shù)的廣泛應(yīng)用，他們和四旋翼飛行器技術(shù)相結(jié)合，使得四旋翼飛行器在各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。小牛頓科學(xué)館4小牛頓科學(xué)館現(xiàn)代四軸飛行器5多軸飛行器機(jī)架機(jī)架是一個(gè)多軸飛行器的核心，幾乎所有的配件都與它直接相連。機(jī)架可以由很多不同的材料構(gòu)成，例如木頭、塑料、金屬(鋁)、玻璃纖維、碳纖維等其他材料。所有的配件會用螺絲或者扎

3、帶被固定在機(jī)架上，而且偶爾會把彈性泡沫塑料或者類似的填充物固定在機(jī)架上以減少外界因素對機(jī)架的沖擊，起到緩沖的作用。小牛頓科學(xué)館6小牛頓科學(xué)館多軸飛行器模型是如何被定義的？多軸飛行器的定義元素主要是兩方面，一是電機(jī)的數(shù)目，這定義了旋翼數(shù)的多少N；二是機(jī)架翅膀（軸）的數(shù)目M，這定義了飛行器是M軸飛行器。我們一般對一個(gè)飛行器稱之為M軸N槳飛行器。二旋翼三旋翼機(jī)一般有兩個(gè)軸在飛機(jī)正向，一個(gè)軸在飛機(jī)負(fù)向。所以機(jī)身看起來應(yīng)該是T型或者Y型。負(fù)向的電機(jī)通過自身的旋轉(zhuǎn)來調(diào)整飛機(jī)固定在某個(gè)航向上，三旋翼通常比兩旋翼更好控制，也上升的快一些，但是并不顯著

4、。當(dāng)然，如果電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，那么飛機(jī)必將墜毀，但這類模型相對比較敏捷。四旋翼比三旋翼負(fù)重更多，也更容易組建，因?yàn)樗男聿恍枰?dú)立的旋翼來控制單一的參數(shù)。它們更穩(wěn)定，并且飛行時(shí)間更長，因?yàn)槟憧梢猿休d更大的電池。四旋翼通過減少其中兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)橫滾，而另外兩個(gè)電機(jī)就可以控制整個(gè)飛機(jī)的航向了。四軸分為正反槳，順時(shí)針轉(zhuǎn)風(fēng)向向下的為正槳；逆時(shí)針轉(zhuǎn)風(fēng)向向下的為反槳。7小牛頓科學(xué)館輸電線路巡查微型飛行器的用途在國民經(jīng)濟(jì)中：可用于航空攝影、地質(zhì)勘探、氣象探測、環(huán)境監(jiān)控、化學(xué)取樣、災(zāi)情救護(hù)等。環(huán)境監(jiān)測無人快遞空中航拍8小牛頓科學(xué)館在軍事方面，除了可

5、以完成偵查任務(wù)外，還可用于通信聯(lián)系，電磁干擾、戰(zhàn)地檢測、目標(biāo)攻擊、邊境巡邏等。9小牛頓科學(xué)館用于建筑物內(nèi)勘測10小牛頓科學(xué)館隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，四旋翼飛行器得以小型化、微型化MEMS即微機(jī)電系統(tǒng)（傳感器）11小牛頓科學(xué)館固定翼型微飛行器撲翼型微飛行器旋翼型微飛行器微型飛行器種類12小牛頓科學(xué)館德國crazy開源微型四旋翼國內(nèi)某大學(xué)微型四旋翼飛行器13小牛頓科學(xué)館多智能體集群協(xié)作，空中壁障14小牛頓科學(xué)館設(shè)計(jì)要求微小型飛行器由于體積小、載荷低等特點(diǎn)，與普通工業(yè)產(chǎn)品相比，對控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)要求較高，有以下幾個(gè)方面要求：(1)要滿足控

6、制系統(tǒng)的性能要求；(2)要集成度要高，尺寸小，能夠安裝在狹小的平臺空間上；(3)要可靠性高，持續(xù)穩(wěn)定工作時(shí)間長；(4)要功耗低，重量輕，保證飛行器具有較大的巡航時(shí)間；(5)飛行器控制系統(tǒng)要求要有良好的擴(kuò)展性,方便日后系統(tǒng)的升級和新功能的擴(kuò)展。15小牛頓科學(xué)館PCB設(shè)計(jì)PCB是線路板的簡稱16四軸飛行器的基本運(yùn)動原理垂直運(yùn)動因有兩對電機(jī)轉(zhuǎn)向相反，可以平衡其對機(jī)身的反扭矩，同時(shí)增加四個(gè)電機(jī)的輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當(dāng)總拉力足以克服整機(jī)的重量時(shí)，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時(shí)減小四個(gè)電機(jī)的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直

7、下降，17四軸飛行器的基本運(yùn)動原理俯仰運(yùn)動電機(jī)1的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)2、電機(jī)4的轉(zhuǎn)速保持不變。為了不因?yàn)樾磙D(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼3轉(zhuǎn)速改變量的大小應(yīng)相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，產(chǎn)生的不平衡力矩使機(jī)身繞y軸旋轉(zhuǎn)（方向如圖所示），同理，當(dāng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，機(jī)身便繞y軸向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)飛行器的俯仰運(yùn)動。18四軸飛行器的基本運(yùn)動原理滾轉(zhuǎn)運(yùn)動與俯仰運(yùn)動的原理相同，在圖（c）中，改變電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速，保持電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速不變，則可使機(jī)身繞x軸旋

8、轉(zhuǎn)（正向和反向），實(shí)現(xiàn)飛行器的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動。19四軸飛行器的基本運(yùn)動原理偏航運(yùn)動四旋翼飛行器偏航運(yùn)動可以借助旋翼產(chǎn)生的反扭矩來實(shí)現(xiàn)。旋翼轉(zhuǎn)動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉(zhuǎn)動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個(gè)旋翼