四旋翼无人机前沿报告(共4页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 四旋翼无人机前沿报告近些年来,各国的许多研究机构都对小型四旋翼无人机进行了一系列的研究,下面列出来一些比较有代表性的四旋翼无人机研究成果。一、国内外技术发展现状1.“蜻蜓”无人机近期,约翰-霍普金斯大学的应用物理实验室的一个研究小组就开发出了一个叫做“蜻蜓(Dragonfly)”的概念无人机任务。该任务提出了一款利用放射性同位素驱动的双四旋翼飞行器,它将可以在土星最大的卫星Titan上执行太空任务。蜻蜓项目首席研究员Elizabeth Turtle指出,这种实验是他们在实验室无法进行的,因为涉及到时间尺度问题,而Titan富含有有机分子和液态水的表面却能维持很长一段
2、时间的时间尺度。该项目就是为了研究Titan生命前化学而设计的。由于Titan表层厚重的云层使得那里的太阳能效率并不高,为此,研究人员改用了多任务放射性同位素热电机(MMRTG)为飞行器提供能源。据了解,MMRTG能让这架双四旋翼无人机在白天持续飞行一个小时的时间,夜晚它将接受充电。蜻蜓无人机的空气流动可以让它收集样本和测量的种类获得增加。在时长1个小时的飞行中,飞行器大概能飞10到20公里。这意味着蜻蜓可以在为期两年的任务中探测到的范围非常广。2.“OS4”四旋翼无人机 OS4是EPFL自动化系统实验室开发的一种小型四旋翼飞行器,研究的重点是自主飞行控制算法和机构设计方法,目标是要实现室内和
3、室外环境中的完全自主飞行。目前,该项目以及进行了两个阶段。OS4I最大长度约为73CM,质量为235g,它使用了Draganflyer3的十字框架和旋翼,电机型号为Faulhaber1724,微惯性测量单元为Xsens的MT9-B。研究人员通过万向节将它固定在飞行测试平台上,使其只具有3个转动自由度;电机驱动模块、能源供给、数据处理等都由飞行器外部提供。目前,EPFL已经实现了OS4 2在室内环境中给予惯导的自主悬停控制。3.GTMARS无人机系统GTMARS是佐治亚理工大学面向火星探测任务而设计的无人机系统。它中20KG,旋翼半径0.92m,续航时间30min。GTMARS开始为折叠状态,陆
4、器登陆火星后,几个将自动展开,它能够自主起飞和降落,巡航速度可达72KM/H,当能量不足时,它可以返回到着陆器补充能量,着陆器装载有太阳能电池。4.Microdrones四旋翼无人机德国Microdrones公司开发出了一款小型四旋翼无人机,型号为MD4-200,这个无人机采用MD公司自行设计的盘式电机,机身全部用碳纤维制作,悬停时电流参考值为2A,装有GPS定位系统,并配有相应的地面站系统以及视频传输系统。 Sanford 大学使用一个改进后的Drangonflyer作为其自主飞行器Multi-Agent控制研究的测试平台。选择Draganflyer四旋翼无人机进行方案验证。Draganfl
5、yer原先的芯片被Stanford大学自主设计的控制器所取代。这款控制器用于执行所以的传感和通讯任务,他由如下组件构成:一个被称为MicroStrain的商用IMU,两块PICS微控制芯片,一个超声速声纳定位传感器,一个GPS单元和一个有效距离为150300英尺的而行蓝牙设备。地面计算系统由几台PC机和一个配有用于遥控飞行器的标准操作杆的笔记本电脑组成。IMU从传感器得到相关数据后估算出当前飞行器的高度及其变化速度,然后将这两个数据输出,由于飞行器的支架在升力很大时会有强烈的震动,这两个数据很可能混有较大的噪声,因而准确性较低。系统同时加入了一个红外距离传感器来帮助飞行器飞行轨迹在特定区域时的
6、声纳测距任务。使用卡尔曼滤波器对位置和速度的信息进行估计。实验表明,该飞行器在户外盘旋状态下表现良好。并具有一定的抗风险能力。从上述的研究状况可以看出,四旋翼无人机的研究重点一是功能全面的控制器与传感器系统,二是四旋翼无人机的控制方法。控制器与传感器系统大多包括微控制芯片、导航系统、各种测距传感器以及视觉辅助设备。控制方法比较多样,PID、LQ、Backstepping、Sliding-mode等都有应用。5.四旋翼无人机的运动能力在2013年,一个TED的无人机视频火遍了全网,叫做四旋翼直升机的惊人运动机能,视频中演示人员用平衡杆、乒乓球、酒杯等向我们演示了无人机的运动能力,让人叹为观止。最
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