无人机设计调研课件.pptx
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- 无人机 设计 调研 课件
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1、消费级无人机无人机设计2017CONTENTS调研总结现有产品分析面临的问题材料及表面工艺06行为习惯分析01020304人群及使用环境05现有产品分析011.11.21.31.41.51.61.71.8PROJECT DESCRIPTION 无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机+行业应用,是无人机真正的刚需;目前在航拍、农业、植保
2、、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。1.1 无人机定义及分类1.2 研制背景 无人机最早在20世纪20年代出现,1914年第一次世界大战正进行得如火如荼,英国的卡德尔和皮切尔两位将军,向英国军事航空学会提出了一项建议:研制一种不用人驾驶,而用无线电操纵的小型飞机,使它能够飞到敌方某一目标区上空,将事先装在小飞机上的炸弹投下去。这种大胆的设想立即得到当时英国军事航空学会理事长戴亨德森爵士赏识。他指定由A.M.洛教授率领一班人马进行研制
3、。无人机当时是作为训练用的靶机使用的。是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。从字面上讲,这个术语可以描述从风筝,无线电遥控飞机,到V-1飞弹从发展来的巡航导弹,但是在军方的术语中仅限于可重复使用的比空气重的飞行器。研制背景1.3发展历程PROJECT DESCRIPTION20世纪55年到74年的越南战争,海湾战争乃至北约空袭南斯拉夫的过程中,无人机都被频繁地用于执行军事任务。0220世纪40年代,二战中无人靶机用于训练防空炮手。011991年的沙漠风暴作战当中,美军曾经发射专门设计欺骗雷达系统的小型无人机作为诱饵,这种诱饵也成为其他国家效彷的对象0320世纪90年代后,西方国家充
4、分认识到无人机在战争中的作用,竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上:新翼型和轻型材料大大增加了无人机的续航时间;采用先进的信号处理与通信技术提高了无人机的图像传递速度和数字化传输速度;先进的自动驾驶仪使无人机不再需要陆基电视屏幕领航,而是按程序飞往盘旋点,改变高度和飞往下一个目标。041.4 品牌分析PROJECT DESCRIPTION大疆大疆大疆:是一家总部位于中国深圳的无人机制造厂商,成立于 2006 年。该公司生产的 DJI无人机被广泛运用于航拍。极飞极飞 (XAIRCRAFT)(XAIRCRAFT)极飞(XAIRCRAFT)作为国内最早开始研发多旋翼无人机的公司之一,成立于 20
5、07 年总部位于中国广州的极飞科技(XAIRCRAFT)由前微软中国区 MVP 彭斌创立。Parrot(Parrot(派诺特派诺特)Parrot(派诺特):比大疆成立早十二年的 Parrot公司是一家总部位于法国巴黎的无人机及无线产品制造商。亿航亿航(Ehang)(Ehang)亿航(Ehang):作为无人机市场新锐,总部位于中国广州的亿航无人机团队于去年四月获得来自乐博资本杨宁的第一笔天使投资。紧接着的五月,亿航发布旗下首款无人机产品Ghost。其创始人为有着“16 岁就考上清华少年班”神奇经历的胡华智。12341.5 操作流程PROJECT DESCRIPTION 开始界面:快捷实现任务的规
6、划,进入任务监控界面,实现航拍任务的快速自动归档,各功能划分开来,实现软件运行的专一而稳定。航前检查:为保证任务的安全进行,起飞前结合飞行控制软件进行自动检测,确保飞机的GPS、罗盘、空速管及其俯仰翻滚等状态良好,避免在航拍中危险情况的发生。飞行任务规划:在区域空照、导航、混合三种模式下进行飞行任务的规划。航飞监控:实时掌握飞机的姿态、方位、空速、位置、电池电压、即时风速风向、任务时间等重要状态,便于操作人员实时判断任务的可执行性,进一步保证任务的安全。12341.6 造型定位PROJECT DESCRIPTION未来现在高端低端1.7工作原理 旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向,四个旋翼
7、处于同一高度平面,且四个旋翼的结构和半径都相同,四个电机对称的安装在飞行器的支架端,支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构形式如图 1.1所示。四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速,实现升力的变化,从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机,但只有四个输入力,同时却有六个状态输出,所以它又是一种欠驱动系统。(a)垂直运动: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下降,直至平衡落地,实现了沿 z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时,
8、在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时,飞行器便保持悬停状态。(b)俯仰运动:在图(b)中,电机 1的转速上升,电机 3 的转速下降(改变量大小应相等),电机 2、电机 4 的转速保持不变。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,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。1.7工作原理 (c)滚转运动:与图 b 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 轴旋转(正向和反向),实现飞行器的滚转运动。(d)偏航运动:旋翼转动过程中由于空
9、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,可使四个旋翼中的两个正转,两个反转,且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关,当四个电机转速相同时,四个旋翼产生的反扭矩相互平衡,四旋翼飞行器不发生转动;当四个电机转速不完全相同时,不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图 d中,当电机 1和电机 3 的转速上升,电机 2 和电机 4 的转速下降时,旋翼 1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩,机身便在富余反扭矩的作用下绕 z轴转动,实现飞行器的偏航运动,转向与电机 1、电机3的转向相反。1.7工作原理 (5)前后运动:要想实现飞行器在水平面内前
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