微型可變形四旋翼飛行器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、多旋翼飛行器機械結(jié)構(gòu)簡單、機動靈活、飛行穩(wěn)定性好，可以垂直起降、懸停，這些特點使多旋翼飛行器應(yīng)用越來越廣泛。多旋翼飛行器由于其結(jié)構(gòu)特點，在尺寸上可以達(dá)到微型化，從而可以在室內(nèi)、巷道等環(huán)境下飛行。同時近些年來，可穿戴設(shè)備開始興起，盡管只是處于起步階段，但已經(jīng)很好地改善了人類的生活與感知體驗。不過目前可穿戴設(shè)備存在功能單一、缺乏創(chuàng)意、產(chǎn)品同質(zhì)化等問題。
　　本文在四旋翼飛行器的研制開發(fā)中融合可穿戴設(shè)備的設(shè)計思想，通過對柔性機架飛行器模

2、型、變形機構(gòu)、飛行控制軟硬件平臺及飛行模式等方面進(jìn)行研究，設(shè)計了微型可變形四旋翼飛行器，其通過變形可以穿戴在手腕上。
　　為了實現(xiàn)四旋翼飛行器的可穿戴化，本文在詳細(xì)分析四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出使用柔性支架，并且通過變形機構(gòu)使四旋翼飛行器變形成腕帶來完成可穿戴化的四旋翼飛行器設(shè)計方案。由于柔性材料的引入，使得機架有別于傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)，為此本文建立了基于柔性機架的四旋翼飛行器動力學(xué)模型，并且在動力學(xué)模型中考慮了外界干擾與陀螺力矩

3、。通過對多組空心杯電機、槳在特定工作電壓下產(chǎn)生的氣動升力進(jìn)行實驗測量，確定了該四旋翼飛行器設(shè)計的技術(shù)參數(shù)。
　　此外，本文參考開源飛控ArduPilotMega（APM）的電路設(shè)計，結(jié)合微型可變形四旋翼飛行器的需要，完成了飛行控制器硬件設(shè)計。在APM飛控軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了飛行器的幾種飛行模式，包括回旋鏢模式、跟隨模式和圓周飛行模式。
　　最終，本文研制了微型可變形四旋翼飛行器樣機，該樣機在真實飛行試驗中，通過調(diào)試PID