四旋翼飞行器ppt课件.ppt

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1、微型四旋翼1小牛顿科学馆有哪位同学能够说一下生活当中我们都看到过哪些飞行器？欣赏一段四轴飞行器的视频2小牛顿科学馆早期的四旋翼飞行器3四旋翼飞行器最早诞生于上世纪初的欧洲，在公元1907年的法国，第一个载人的四旋翼飞行器由Breguet兄弟设计并制作了出来，被命名为Gyroplane No.1。其起飞时候需要大量人员的协助，且飞行控制的稳定性并不是很理想，且体积庞大，功能极其有限。四旋翼飞行器的发展经历了载人到无人，遥控到自主飞行的过程，结构也在向小型化的方向发展，功能也在不断的增强。上世纪初到上世纪中叶，四旋翼飞行器的主要以载人为主

2、，公元1958年美国飞行器设计师FrankNicholasPiasecki为美国海军设计了一架可以在核潜艇上起降的四旋翼飞行器。它是第一架无人控制四旋翼飞行器。随着科技的不断进步，微电子机械系统、嵌入式系统的蓬勃发展，以及传感器技术的广泛应用，他们和四旋翼飞行器技术相结合，使得四旋翼飞行器在各领域的应用越来越广泛。小牛顿科学馆4小牛顿科学馆现代四轴飞行器5多轴飞行器机架机架是一个多轴飞行器的核心，几乎所有的配件都与它直接相连。机架可以由很多不同的材料构成，例如木头、塑料、金属(铝)、玻璃纤维、碳纤维等其他材料。所有的配件会用螺丝或者扎

3、带被固定在机架上，而且偶尔会把弹性泡沫塑料或者类似的填充物固定在机架上以减少外界因素对机架的冲击，起到缓冲的作用。小牛顿科学馆6小牛顿科学馆多轴飞行器模型是如何被定义的？多轴飞行器的定义元素主要是两方面，一是电机的数目，这定义了旋翼数的多少N；二是机架翅膀（轴）的数目M，这定义了飞行器是M轴飞行器。我们一般对一个飞行器称之为M轴N桨飞行器。二旋翼三旋翼机一般有两个轴在飞机正向，一个轴在飞机负向。所以机身看起来应该是T型或者Y型。负向的电机通过自身的旋转来调整飞机固定在某个航向上，三旋翼通常比两旋翼更好控制，也上升的快一些，但是并不显著

4、。当然，如果电机停止运转，那么飞机必将坠毁，但这类模型相对比较敏捷。四旋翼比三旋翼负重更多，也更容易组建，因为四旋翼不需要独立的旋翼来控制单一的参数。它们更稳定，并且飞行时间更长，因为你可以承载更大的电池。四旋翼通过减少其中两个电机的转速来实现横滚，而另外两个电机就可以控制整个飞机的航向了。四轴分为正反桨，顺时针转风向向下的为正桨；逆时针转风向向下的为反桨。7小牛顿科学馆输电线路巡查微型飞行器的用途在国民经济中：可用于航空摄影、地质勘探、气象探测、环境监控、化学取样、灾情救护等。环境监测无人快递空中航拍8小牛顿科学馆在军事方面，除了可

5、以完成侦查任务外，还可用于通信联系，电磁干扰、战地检测、目标攻击、边境巡逻等。9小牛顿科学馆用于建筑物内勘测10小牛顿科学馆随着MEMS技术的发展，四旋翼飞行器得以小型化、微型化MEMS即微机电系统（传感器）11小牛顿科学馆固定翼型微飞行器扑翼型微飞行器旋翼型微飞行器微型飞行器种类12小牛顿科学馆德国crazy开源微型四旋翼国内某大学微型四旋翼飞行器13小牛顿科学馆多智能体集群协作，空中壁障14小牛顿科学馆设计要求微小型飞行器由于体积小、载荷低等特点，与普通工业产品相比，对控制系统的硬件设计要求较高，有以下几个方面要求：(1)要满足控

6、制系统的性能要求；(2)要集成度要高，尺寸小，能够安装在狭小的平台空间上；(3)要可靠性高，持续稳定工作时间长；(4)要功耗低，重量轻，保证飞行器具有较大的巡航时间；(5)飞行器控制系统要求要有良好的扩展性,方便日后系统的升级和新功能的扩展。15小牛顿科学馆PCB设计PCB是线路板的简称16四轴飞行器的基本运动原理垂直运动因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直

7、下降，17四轴飞行器的基本运动原理俯仰运动电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速改变量的大小应相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转（方向如图所示），同理，当电机1的转速下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。18四轴飞行器的基本运动原理滚转运动与俯仰运动的原理相同，在图（c）中，改变电机2和电机4的转速，保持电机1和电机3的转速不变，则可使机身绕x轴旋

8、转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。19四轴飞行器的基本运动原理偏航运动四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼