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《四旋翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、四旋翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì) 摘要:本文以四旋翼輕型民用無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)為主旨,主打?qū)嵱没?、多功能化,并結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)使消費(fèi)者根據(jù)自身的使用用途,可以有更多更全面的的選擇配件的方式,既可以實(shí)現(xiàn)通過搭配不同配件實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的目的,又可以幫助消費(fèi)者節(jié)省更多不必要花費(fèi)的資金。多功能能的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)民用高空拍攝、救援取景等多方面作業(yè)。 關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī);人機(jī)互動(dòng);模塊化;多功能;航拍 1.無(wú)人機(jī)歷史簡(jiǎn)介 隨著民用無(wú)人機(jī)全新應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn),這一市場(chǎng)的潛在規(guī)模正在急速擴(kuò)容。近期京東已展開無(wú)人機(jī)送貨測(cè)試,未來(lái)將有望將無(wú)人機(jī)用于農(nóng)村電商“最后一公里”的配送中。這意味著,
2、此前一直被外界認(rèn)為是“高端玩具”的民用無(wú)人機(jī),正在突破“發(fā)燒友追捧”5的發(fā)展階段,開始逐漸應(yīng)用于更多實(shí)用場(chǎng)景。關(guān)行業(yè)報(bào)告指出,無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)未來(lái)十年成長(zhǎng)空間廣闊,其市場(chǎng)規(guī)模在千億元級(jí)別;芯片、傳感器、電池等產(chǎn)業(yè)鏈上下游的成長(zhǎng)潛力同樣不容小覷。隨著無(wú)人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,其全產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模則有望攀高至3000億元左右。構(gòu)報(bào)告預(yù)測(cè),無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將在未來(lái)幾年迅猛增長(zhǎng),未來(lái)5年硬件產(chǎn)品復(fù)合年增長(zhǎng)率將超過50%,而軟件和服務(wù)的增長(zhǎng)率則有可能翻番。下圖為2011年-2015年百度無(wú)人機(jī)指數(shù)。無(wú)人機(jī)發(fā)展至今已經(jīng)有近100年的歷史,一直以來(lái),受到技術(shù)、政策等因素
3、的限制,無(wú)人機(jī)發(fā)展速度一直比較緩慢而且主要集中軍事領(lǐng)域,而最近幾年,無(wú)人機(jī),特別是民用無(wú)人機(jī)得到了前所未有的機(jī)遇。事實(shí)上,新的無(wú)人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn),已經(jīng)引起了產(chǎn)業(yè)界和投資界的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)人士和投資機(jī)構(gòu)普遍認(rèn)為,隨著無(wú)人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的多樣化,其潛在市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大?! ?.無(wú)人機(jī)的類別及特點(diǎn)優(yōu)勢(shì) 無(wú)人機(jī)是無(wú)人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱(UnmannedAerialVehicle),是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置的不載人飛機(jī),包括無(wú)人直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)。廣義地看也包括臨近空間飛行器(20-100公里空域),如
4、平流層飛艇、高空氣球、太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)等。從某種角度來(lái)看,無(wú)人機(jī)可以在無(wú)人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和各種負(fù)載任務(wù),可以被看做是“空中機(jī)器人”?! “凑詹煌脚_(tái)構(gòu)型來(lái)分類,無(wú)人機(jī)可主要有固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)三大平臺(tái)(如圖表所示),其它小種類無(wú)人機(jī)平臺(tái)還包括傘翼無(wú)人機(jī)、撲翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人飛船等。固定翼無(wú)人機(jī)是軍用和多數(shù)民用無(wú)人機(jī)的主流平臺(tái),最大特點(diǎn)是飛行速度較快;無(wú)人直升機(jī)是靈活性最強(qiáng)的無(wú)人機(jī)平臺(tái),可以原地垂直起飛和懸停;多旋翼(多軸)無(wú)人機(jī)是消費(fèi)級(jí)和部分民用用途的首選平臺(tái),靈活性介于固定翼和直升機(jī)中間(起降需要推力),但操縱簡(jiǎn)
5、單、成本較低。 3.無(wú)人機(jī)關(guān)鍵設(shè)計(jì)分析 3.1、無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)和組成分析 無(wú)人機(jī)也稱為多旋翼飛行器,包括如下部分:5 與固定翼無(wú)人機(jī)相比,多軸飛行器的飛行更加穩(wěn)定,能在空中懸停。主機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)的遙控器的結(jié)構(gòu)圖如下圖。其只是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的解剖圖,有些更加高級(jí)的如針對(duì)航模發(fā)燒友和航拍用戶們的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),還會(huì)要求有云臺(tái)、攝像頭、視頻傳輸系統(tǒng)以及視頻接收等更多模塊?! ?.2各類材料在無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用 縱觀國(guó)外無(wú)人機(jī)(包括中、高空無(wú)人偵察機(jī)、無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)等),無(wú)一例外地大量使用了復(fù)合材料結(jié)構(gòu),有些甚至是全復(fù)合材料結(jié)構(gòu),因此以復(fù)合材料為核心的無(wú)人機(jī)
6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)是影響無(wú)人機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前世界上各種先進(jìn)無(wú)人機(jī)的復(fù)合材料用量一般占機(jī)體結(jié)構(gòu)總重的60%~80%,復(fù)合材料的總用量可達(dá)90%以上。目前,復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域已成為主要結(jié)構(gòu)材料,如昆明勁鷹無(wú)人機(jī)使用碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、蜂窩夾層復(fù)合材料等,復(fù)合材料的耐腐蝕性能,可滿足無(wú)人機(jī)惡劣環(huán)境下長(zhǎng)儲(chǔ)存壽命的特殊要求,降低使用維護(hù)的壽命周期成本。再次,復(fù)合材料易植入芯片或合金導(dǎo)體形成智能材料、結(jié)構(gòu)。 4.無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)政策 軍民融合助力“無(wú)人機(jī)”概念早已提出。有關(guān)無(wú)人機(jī)民用的消息,早在2014年就已接連不斷地出現(xiàn)在
7、公眾面前,吸引了大量眼球。如無(wú)人機(jī)在多部影視作品拍攝,Google和Facebook競(jìng)相收購(gòu)無(wú)人機(jī)資產(chǎn)布局全球互聯(lián)網(wǎng)等等,當(dāng)時(shí)的火熱情景帶來(lái)了此后幾年無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。就在前一段時(shí)間,美國(guó)方面發(fā)布消息稱正研究智能意識(shí)無(wú)人機(jī)。諸多消息的集中涌現(xiàn)使得“無(wú)人機(jī)”成為短期熱門關(guān)鍵詞。5 其實(shí),無(wú)人機(jī)在今年火熱絕不是突然興起的,其除了年初受中國(guó)民用航空局發(fā)布的《輕小無(wú)人機(jī)運(yùn)行規(guī)定(試行)》政策影響外,軍民融合政策的進(jìn)一步落實(shí)也是推動(dòng)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵,而國(guó)務(wù)院最新發(fā)布的《關(guān)于2016年深化經(jīng)濟(jì)體制改革重點(diǎn)工作的意見》,更是對(duì)無(wú)人機(jī)的發(fā)展帶來(lái)利好環(huán)境
8、條件。今年3月初,國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人提出要把軍民融合發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略,在此之后,明顯可看到軍民融合步伐的明顯加快。3月25日,中共中央政治局審議通過了《關(guān)于