六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)【三維PROE】

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For multi rotor agricultural UAV, the "design specification of six rotor agricultural spraying, aerial functional UAV", introduces the design process of UAV, mainly through the concept of exposition, according to the study, no machine structure analysis in whole, to structure, power, control three parts design, combined with the the actual rotor UAV based on agricultural ideas for optimization design of structure improvement, so as to improve the application of design, this method also has a good effect on the design and manufacture of similar products. Design includes the UAV the whole machine, spraying device, and gives the design drawings, the overall assembly drawing etc., ensure that the UAV has the advantages of simple structure, flexible application, convenient, low cost etc... Keywords: six rotor UAV model design of agricultural;CAD;PRO/E 目 錄 Abstract 2 目 錄 3 一、緒 論 4 多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史 4 多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望 5 二、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的機(jī)體與噴施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 1、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)整體基本構(gòu)造設(shè)計(jì) 7 2、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴施設(shè)備的基本構(gòu)造設(shè)計(jì)與工作原理 8 3、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的自平衡原理 8 三、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)與工作原理 10 動(dòng)力系統(tǒng)基本組成 10 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與電子調(diào)速器： 11 1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)的確定以及巡航時(shí)間的計(jì)算 12 1.1 無(wú)人機(jī)電機(jī)的選擇 12 1.2 無(wú)人機(jī)的工作時(shí)間 13 1.3 螺旋槳的設(shè)計(jì) 14 1.4 螺旋升力的計(jì)算： 15 2、電調(diào)的使用 15 3、PCB電子集合板、陀螺儀、攝像及遙控傳感器設(shè)備應(yīng)用 16 四、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的保養(yǎng)與保管 21 參考文獻(xiàn) 22 致 謝 23 一、緒 論 隨著社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)一步提高，農(nóng)用航空飛機(jī)，是利用微型飛機(jī)和噴施設(shè)備進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)的機(jī)械，它除了用來(lái)噴灑農(nóng)藥和化學(xué)除草劑、作物激素及脫葉劑等藥液外，還可以進(jìn)行觀察農(nóng)情等作業(yè)。 而多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)，作為一種有動(dòng)力、可控制、能攜帶完成農(nóng)用任務(wù)的設(shè)備，近幾年已倍受農(nóng)業(yè)科技人員的青睞。它沒有駕駛艙，但安裝了自駕儀、航拍攝像、飛行姿態(tài)控制等設(shè)備，以輔助無(wú)人機(jī)水平移動(dòng)、垂直起降等方式運(yùn)動(dòng)，通過超低空飛行完成農(nóng)用任務(wù)和降落，便于多次作業(yè)。 多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史 多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)是飛機(jī)的一種，其發(fā)展歷史可以追溯到1903年，世界上第一架飛機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造為其發(fā)展奠定基礎(chǔ)。而此后數(shù)十年間，該飛行設(shè)備分別在德國(guó)、美國(guó)、蘇聯(lián)等國(guó)的植保農(nóng)業(yè)中廣泛推廣使用，截止1978年，全世界擁有航空植保飛機(jī)25000余架，近幾年以每年遞增約2000架的幅度上升。同時(shí)，各國(guó)的農(nóng)用飛機(jī)有60余種，其中定翼型飛機(jī)40多種、旋翼型（直升）飛機(jī)20多種，有數(shù)據(jù)顯示世界上主要國(guó)家植保飛機(jī)數(shù)量和作業(yè)面積，如下（其中，1ha等于1公頃）： 表1 世界上主要國(guó)家植保飛機(jī)數(shù)量和作業(yè)面積（1990年統(tǒng)計(jì)） 主要國(guó)家 飛機(jī)數(shù)量（架） 作業(yè)面積（kha） 主要國(guó)家 飛機(jī)數(shù)量（架） 作業(yè)面積（kha） 蘇聯(lián) 8，000 81，000 古巴 184 5,152 美國(guó) 6，100 42,100 秘魯 174 1,000 加拿大 666 2,130 日本 158 1,622 墨西哥 450 3,000 危地馬拉 157 3,432 阿根廷 450 5,000 薩爾瓦多 136 1,395 澳大利亞 260 6,170 德國(guó) 100 1,840 新西蘭 213 3,320 南斯拉夫 92 1,200 哥倫比亞 208 5,229 世界上62個(gè)國(guó)家共有 18,800 506,667 尼加拉瓜 190 3,834 隨著專用航空植保飛機(jī)的先后設(shè)計(jì)和制造，作為技術(shù)較為成熟的農(nóng)用無(wú)人機(jī)也相繼出現(xiàn)，并迅速發(fā)展起來(lái)了。如美國(guó)的“農(nóng)貓式”航空植保飛機(jī)等，而1960年荷蘭就成立了國(guó)際航空植保中心，進(jìn)一步擴(kuò)大了農(nóng)用植保飛機(jī)的規(guī)模。截止到上世紀(jì)80年代，世界上擁有航空植保飛機(jī)數(shù)量超過100架的國(guó)家就有近20個(gè)。 1953年，我國(guó)民航部門專門成立了專業(yè)航空植保機(jī)械業(yè)務(wù)，并在1957年成功制造第一架-5型航空植保飛機(jī)。我國(guó)航空農(nóng)用機(jī)械事業(yè)是在北方平原地帶開展起來(lái)的，主要對(duì)小麥、棉花、水稻等作物進(jìn)行航空植保。 隨著社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的輝煌成就，農(nóng)牧經(jīng)濟(jì)也得到了較快的發(fā)展，尤其是改革開放以來(lái)我國(guó)各項(xiàng)技術(shù)的突破性發(fā)展，關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的農(nóng)牧經(jīng)濟(jì)對(duì)航空植保的需要愈來(lái)愈迫切。近幾年，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的蜜蜂2號(hào)、3號(hào)和蜻蜓5號(hào)等超輕型飛機(jī)相繼試飛成功并投入生產(chǎn)。根據(jù)近幾年的實(shí)際生產(chǎn)狀況，航空植保在農(nóng)、林、牧各業(yè)中得到了廣泛的推廣使用，不但能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、高質(zhì)量完成植保作業(yè)任務(wù)，而且在一定程度上可以大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減少了農(nóng)作物的損失。 然而，相對(duì)于我們地緣廣袤的農(nóng)業(yè)大國(guó)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)航空植保飛機(jī)數(shù)量還是相對(duì)較少，而且大部分是通用型飛機(jī)，技術(shù)技能、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及效率等都比較落后。尤其是相對(duì)于南方多丘陵、山區(qū)地帶，通用型飛機(jī)不能很好地推廣使用，而微型多旋翼（直升）農(nóng)用無(wú)人機(jī)更合適，并十分順應(yīng)當(dāng)下農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者減少的現(xiàn)狀，達(dá)到提高工作效率的作用。 多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望 我國(guó)現(xiàn)有的超輕型飛機(jī)，代表有蜜蜂2、3號(hào)和蜻蜓5號(hào)等，這些是根據(jù)我國(guó)國(guó)情設(shè)計(jì)制造的新型航空植保飛機(jī)。其中，這些型號(hào)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、耗費(fèi)少、載重大，尤其是易于駕駛，加上維護(hù)簡(jiǎn)便，作為農(nóng)用飛機(jī)是十分經(jīng)濟(jì)的。 目前，我國(guó)使用較多的定翼植保飛機(jī)是1957年設(shè)計(jì)投產(chǎn)的，在國(guó)內(nèi)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是與國(guó)外的先進(jìn)機(jī)型相比，差距相當(dāng)大，在經(jīng)濟(jì)性、效率、飛行性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，尤其是爬升率和加速性能。這些都是今后需要攻克的難關(guān)，所以本次六旋翼無(wú)人機(jī)是在傳承國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)的前提下，旨在進(jìn)一步改善其性能，不僅要滿足南方多丘陵、山區(qū)地帶的農(nóng)業(yè)作業(yè)，而且要滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力下降的要求，提高一個(gè)人控制農(nóng)用飛機(jī)作業(yè)的勞動(dòng)效率與積極性。 目前，農(nóng)用無(wú)人機(jī)在河南、山東、河北等地已經(jīng)出現(xiàn)，較多的為四旋翼、八旋翼等微型無(wú)人機(jī)，相比于平原地帶，類似江西、湖南等多丘陵、山區(qū)地帶，本次設(shè)計(jì)的六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)在性能與結(jié)構(gòu)上更加適合個(gè)體戶和大種植戶的適用于推廣。 1、具有良好的起飛、著落性能 六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)都是農(nóng)場(chǎng)、林場(chǎng)以及牧場(chǎng)，沒有現(xiàn)成的飛機(jī)起飛降落場(chǎng)地。而六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的機(jī)型較小，起飛的靈活性較好，更重要的是無(wú)人駕駛，所以其起飛、降落的場(chǎng)地可以是臨時(shí)性小面積空地即可，也就是說(shuō)，六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)具有直升飛機(jī)降落特性、靈活性好。 2、噪音小、能見度較好 六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)是通過六個(gè)螺旋槳提供機(jī)械動(dòng)力進(jìn)行作業(yè)的，噪音相比于以往的蜜蜂型、蜻蜓型飛機(jī)十分小。另外，在飛行器上已經(jīng)安裝有航拍設(shè)備，便于工作人員在地面監(jiān)視工作現(xiàn)狀，通過無(wú)線電子設(shè)備傳輸清晰的工作畫面，利于達(dá)到對(duì)無(wú)人機(jī)的巡航操作。 3、操作性能好 六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)一次性連續(xù)作業(yè)可以達(dá)到近2小時(shí)，在具備直升機(jī)性能的條件下加上遠(yuǎn)程控制，其加速性能、爬升率較大，能夠飛越電線、建筑物等障礙物；轉(zhuǎn)彎靈敏，便于噴施作業(yè)并節(jié)約時(shí)間，同時(shí)，六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)十分適合超低空作業(yè)飛行，其超低空控制性能也比較好，能夠保證噴施任務(wù)的順利完成，并不會(huì)傷害作物。 4、一次載重較大 航空植保飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效率是飛機(jī)載重和起飛重量的百分比，而六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)能夠完成無(wú)人駕駛，在減少載荷的前提下一次性載重能夠達(dá)到100kg，屬于超輕型無(wú)人機(jī)，因此可以根據(jù)實(shí)際情況一次性作業(yè)可以多裝一些農(nóng)藥。 5、能源清潔、污染小 六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的能源來(lái)自蓄電池，電能作為一種清潔、無(wú)污染能源，尤其是作業(yè)時(shí)噪音小，不會(huì)影響周圍人們的正常生活。 6、航行時(shí)間可再續(xù) 由于六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的能量來(lái)源是蓄電池，所以設(shè)計(jì)中的蓄電池部件可以更換，因此在作業(yè)中，可以帶上備用蓄電池，以達(dá)到巡航時(shí)間的可再續(xù)性，便于長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間。 7、安全性能較好、便于檢查維護(hù) 六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其中六個(gè)旋翼的堅(jiān)固性能以及支架的合理結(jié)構(gòu)，能夠保證升降過程的安全性能；尤其是在其靈活的超低空飛行性能下，無(wú)人機(jī)的平穩(wěn)降落、升起性能較好。六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的大部分零件都可以到市場(chǎng)上購(gòu)置，而結(jié)構(gòu)也十分簡(jiǎn)單，便于拆裝，利于對(duì)內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行檢查維修，同時(shí)損壞的物件也方便更換，不至于影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。 8、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并易于推廣 基于當(dāng)前農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者的文明程度的提升，六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)十分適合當(dāng)代熱衷于電子設(shè)備的青年人，并減輕他們的勞動(dòng)強(qiáng)度；同時(shí)，六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的造價(jià)比較低廉，適于農(nóng)業(yè)用戶的購(gòu)置實(shí)用。 諸如以上綜合考慮，六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)作為一種創(chuàng)新型農(nóng)用設(shè)備十分適合當(dāng)代社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀，便于推廣使用。同時(shí)隨著人民群眾各方面文化素質(zhì)的提高，綠色環(huán)保、低能耗、高效益等理念深入人心，農(nóng)用無(wú)人機(jī)的多功能技術(shù)也倍受廣大農(nóng)田工作者和行業(yè)內(nèi)外人士的關(guān)注與研究，本次六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)僅僅作為一個(gè)參考，希望能夠得到大家的認(rèn)可。 二、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的機(jī)體與噴施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)整體基本構(gòu)造設(shè)計(jì) 六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)主要有三個(gè)部分構(gòu)成，即為：機(jī)體部分、控制部分、動(dòng)力部分。三個(gè)部分的功能各不相同,相互作用。機(jī)體部分指的是機(jī)身骨架,它為其他部分提供固定安裝和機(jī)械連接；動(dòng)力部分指的是電池、電動(dòng)機(jī)、液泵、機(jī)翼等部分,它為控制部分提供電力,并進(jìn)行作業(yè)；控制部分指的是無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng),它為運(yùn)動(dòng)部分提供精密準(zhǔn)確的控制指令。 其中，六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的整體設(shè)計(jì)如下圖： 該六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的六個(gè)螺旋槳位于同一個(gè)平面上，通過六根長(zhǎng)度不等的軸相連接在機(jī)架固定板上。這樣做的好處，主要是保證了機(jī)架上半部分（除去藥箱、活塞泵等下部部件）的重心位于中心的前提下，能夠承擔(dān)更大的負(fù)載。重心位于中心的位置將在以下內(nèi)容重點(diǎn)講述。 機(jī)體上半部分包括有螺旋槳、六個(gè)軸、上下固定板、GPS、電池、PCB電路板、電子陀螺儀、六個(gè)電機(jī)、攝像設(shè)備等重要部件及零件，主要完成動(dòng)力、信息傳輸、控制、航拍等任務(wù)。 機(jī)體下半部分包括有藥箱、活塞泵、藥桿及噴頭、底座、支撐架等重要部件，主要完成噴藥任務(wù)。 2、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴施設(shè)備的基本構(gòu)造設(shè)計(jì)與工作原理 六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴施結(jié)構(gòu)如下圖（簡(jiǎn)圖），是由藥箱、活塞泵、傳感器、噴射部件和電子操縱控制裝置等組成。 1、藥箱； 2、 活塞泵； 3、 調(diào)壓設(shè)備； 4、 電源； 5、 噴藥桿； 6、 噴頭。 藥箱：用來(lái)盛裝藥液的箱體。箱體是一個(gè)圓柱筒，上端靠邊緣處設(shè)計(jì)了加液口（內(nèi)置過濾網(wǎng)、帶有小孔的蓋子等），下端安裝有壓力傳感器和泄液出端，并在上中下部位安有密度傳感器。當(dāng)液泵工作時(shí)，箱體的藥液便可以通過進(jìn)液管源源不斷進(jìn)入液泵中，同時(shí)，壓力傳感器就將箱體內(nèi)藥液產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)傳輸給接收端，便于辨知箱體內(nèi)藥液的剩余量。 活塞泵：用來(lái)提供一定壓力和流量的液體到噴灑部件中去。它用卡箍固定在藥箱頂部，通過電動(dòng)驅(qū)動(dòng)液泵工作。工作時(shí)，通過電子操縱控制裝置操縱活門做動(dòng)筒運(yùn)動(dòng)，使出液活門打開或關(guān)閉，控制液泵出來(lái)的藥液通過出液管送到噴灑部件。 調(diào)壓設(shè)備：也即調(diào)壓控制裝置，是通過電子設(shè)備操控出液壓力。 相關(guān)的噴量計(jì)算公式： 用Q表示噴灑量，單位為m3/公頃，主要取決于每個(gè)噴頭的噴量、噴頭的數(shù)量、噴幅和飛行速度。即為： Q = 式中 Q為所需噴量； N為噴頭數(shù)； q為噴頭排量（m3/s）； B為噴副（m）； 為飛行速度（m/s）。 檢查噴灑量時(shí)，可以把定量的藥液放入藥箱中，然后以合適的壓力定時(shí)把它噴出，根據(jù)排出箱中的藥液量能夠確定噴灑量。 3、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的自平衡原理 在六旋翼農(nóng)用無(wú)人飛行機(jī)中，雖然其六軸不一樣長(zhǎng)，但是仍然位于同一圓上，而且其重心仍在中間位置。除此之外，有2個(gè)軸上的螺旋槳為主旋翼,2個(gè)主旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反；外側(cè)4個(gè)為副旋翼,相鄰2個(gè)旋翼旋轉(zhuǎn)方向兩兩相反,2個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),2個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。其整機(jī)升力主要由2個(gè)共軸旋翼提供,飛行器的姿態(tài)調(diào)整由4個(gè)副旋翼控制。六旋翼飛行器可以通過調(diào)節(jié)各電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變牽引力的大小,實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)與航向的控制，并具自平衡性。 當(dāng)所有旋翼產(chǎn)生的升力等于無(wú)人機(jī)自身的重力時(shí)，飛行器保持懸停狀態(tài)。無(wú)人機(jī)的升降運(yùn)動(dòng)有2個(gè)主共軸旋翼決定。當(dāng)2個(gè)共軸主旋翼旋的轉(zhuǎn)速共同減小,所有旋翼產(chǎn)生的升力小于飛行器自身的重力時(shí),飛行器下降。當(dāng)2個(gè)共軸主旋翼旋的轉(zhuǎn)速共同增大,所有旋翼產(chǎn)生的升力大于飛行器自身的重力時(shí),飛行器升高。 無(wú)人機(jī)要偏轉(zhuǎn)航向,需要所有旋翼產(chǎn)生的反扭矩不平衡。六旋翼無(wú)人機(jī)的偏航由2個(gè)共軸主旋翼決定。2個(gè)共軸主旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反，平衡所有旋翼產(chǎn)生的反扭矩。當(dāng)2個(gè)共軸主旋翼平衡了所有旋翼產(chǎn)生的反扭矩時(shí),無(wú)人機(jī)無(wú)偏航。當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速降低,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速增大,且2個(gè)共軸主旋翼所產(chǎn)生的升力之和保持不變時(shí),無(wú)人機(jī)順時(shí)針偏航。當(dāng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速降低,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速增大,且2個(gè)共軸主旋翼所產(chǎn)生的升力之和保持不變時(shí),無(wú)人機(jī)逆時(shí)針偏航。 無(wú)人機(jī)水平移動(dòng)由4個(gè)副旋翼決定。由于所有旋翼無(wú)法產(chǎn)生水平方向上的牽引力,所以飛行器需要產(chǎn)生傾斜,由升力在水平方向上的分力推動(dòng)飛行器水平移動(dòng)。當(dāng)一側(cè)的2個(gè)副旋翼轉(zhuǎn)速增大,產(chǎn)生的升力增大,而另一側(cè)的2個(gè)副旋翼轉(zhuǎn)速降低,產(chǎn)生的升力降低時(shí),無(wú)人機(jī)的姿態(tài)產(chǎn)生傾斜,無(wú)人機(jī)朝姿態(tài)降低的一側(cè)水平移動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速共同變化發(fā)生在前后兩側(cè),無(wú)人機(jī)產(chǎn)生姿態(tài)發(fā)生俯仰,并產(chǎn)生前后運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速共同變化發(fā)生在左右兩側(cè),無(wú)人機(jī)產(chǎn)生姿態(tài)發(fā)生翻滾,并產(chǎn)生左右運(yùn)動(dòng)。由于無(wú)人機(jī)任意一個(gè)側(cè)面的兩個(gè)副旋翼的旋轉(zhuǎn)方向都是相反的。因此,同側(cè)副旋翼轉(zhuǎn)速共同增大和降低,不會(huì)引起反扭矩的平衡。 綜上所述,六旋翼無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)了空間6個(gè)自由度(分別沿3個(gè)坐標(biāo)軸作平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))的運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際使用情況下,有用的主要運(yùn)動(dòng)為沿3個(gè)坐標(biāo)軸作平移運(yùn)動(dòng)和繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，俯仰運(yùn)動(dòng)和翻滾運(yùn)動(dòng)為水平運(yùn)動(dòng)的誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)。 三、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)與工作原理 農(nóng)用無(wú)人飛機(jī)的動(dòng)力大致可分為燃油動(dòng)力、電動(dòng)和其它三類。其它主要有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等幾種；而燃油動(dòng)力是指用汽油、煤油和甲醇等燃料發(fā)動(dòng)機(jī)做動(dòng)力；電動(dòng)則是指以電池推動(dòng)電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)。? 相比較而言，前兩類是傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)，其發(fā)展幾近百年，而電動(dòng)則是最近幾年才發(fā)展起來(lái)的，而且是由于手機(jī)廠家為增加待機(jī)時(shí)間和減輕手機(jī)重量，不斷推出容量大、體積小、重量輕的鋰電池為前提而推廣起來(lái)的。因此，基于蓄電池的基本特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)和便捷的可再充電模式，鋰電池就是本次無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)所使用的動(dòng)力來(lái)源，并給電機(jī)等部件工作提供能量。 動(dòng)力系統(tǒng)基本組成 電動(dòng)無(wú)人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)主要由四個(gè)部件組成：電池、電動(dòng)機(jī)、電子調(diào)速器和螺旋槳等。 電池：現(xiàn)在可用做模型動(dòng)力的電池種類很多，鎳氫(Ni-MH)、鎳錳(NiOH-MnO2)、鋰金屬(Li)、鋰聚合物（Li-Poly）等電池都行，其中以鎳氫電池和鋰聚合物電池以其優(yōu)異的性能和低廉的價(jià)格成為本次農(nóng)用無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中的首選。? 表示電池性能的標(biāo)稱有很多，我們最關(guān)心的是電壓、容量和放電能力這三個(gè)。? 電池的電壓是用伏特（V）來(lái)表示的。標(biāo)稱電壓只是廠家按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)示的電壓，實(shí)際上使用時(shí)電池的電壓是不斷變化的。例如鋰電池的標(biāo)稱電壓是11.2V，充電后電壓可達(dá)12V，放電后的保護(hù)電壓就為11V。在實(shí)際使用過程中，電池的電壓會(huì)產(chǎn)生壓降，這是和電池所帶動(dòng)的負(fù)載有關(guān)的，也就是說(shuō)電池所帶的負(fù)載越大，電流越大，電池的電壓就越小，在去掉負(fù)載后電池的電壓還可恢復(fù)到一定值。? 電池的容量一般是用毫安時(shí)（MAH）來(lái)表示的。它的意思是電池以某個(gè)電流來(lái)放電能維持一小時(shí)，例如16000mAH就是這個(gè)電池能保持16000毫安（16安培）放電一小時(shí)。但是電池的放電并非是線性的，所以我們不能說(shuō)這個(gè)電池在8000毫安時(shí)能維持2小時(shí)。不過電池在小電流時(shí)的放電時(shí)間總是大于大電流時(shí)的放電時(shí)間，所以我們可以近似的算出電池在其它電流情況下的放電時(shí)間。 一般來(lái)說(shuō)，電池的體積越大，它儲(chǔ)存的電量就越多，這樣飛機(jī)的重量也會(huì)增加，所以選好合適的電池對(duì)飛行是很有好處的，其中蓄電池的電量是可以根據(jù)容量指數(shù)，依據(jù)W=U·I·T求出總電量。 電池的放電能力是以倍數(shù)（C）來(lái)表示的，它的意思是說(shuō)按照電池的標(biāo)稱容量最大可達(dá)到多大的放電電流。例如一個(gè)16000mAH、15C的電池，最大放電電流可達(dá)16000×15=15000毫安（15*16）安培（A）。在實(shí)際使用中，電池的放電電流究竟是多少是與負(fù)載電阻有關(guān)的，根據(jù)歐姆定理我們知道，電壓等于電流乘電阻，所以電壓和電阻是定數(shù)時(shí)，電池的放電電流也是一定的。例如你使用11.1V、1000mAH、15C的電池，而你的電動(dòng)機(jī)的電阻是1.5歐姆，那么在電池有12V電的情況下，忽略電調(diào)和線路的電阻不計(jì)，電流等于12÷1.5=8，結(jié)果是8安培（A）。? 在實(shí)際使用中電池的電壓和電流不一定與我們的需要相符，所以必須串聯(lián)和并聯(lián)來(lái)使用。串聯(lián)是指把幾個(gè)單節(jié)電池頭尾相接的連接起來(lái)，也就是說(shuō)正極接負(fù)極、負(fù)極接正極的連接起來(lái)，其總電壓等于各節(jié)電池的總和，放電電流等于單節(jié)的放電電流，容量也等于單節(jié)的容量。并聯(lián)是指把幾節(jié)或幾組電池頭對(duì)頭、尾對(duì)尾的連接起來(lái)，也就是說(shuō)正極接正極、負(fù)極接負(fù)極，并聯(lián)后的電壓等于單節(jié)電池或電池組的電壓，電流等于各電池組的總和，容量還是原來(lái)的容量。總之，電池串聯(lián)后只是電壓增加，并聯(lián)后只是電流增加，而其它的則不變。 綜上所述，主要考慮到無(wú)人機(jī)載荷、體型大小和實(shí)際工作需要，通過搜索資源，我在市場(chǎng)上選用了一款蓄電池，品名為格氏ACE鋰電池，如右圖： 其中的性能指標(biāo)如下： 品名 格氏ACE 鋰電池 最小容量 16000mAh 放電倍率 15C 組合方式 6S1P/22.2V 尺寸 67*76*180mm 內(nèi)阻 13-17毫歐 重量 1860g 充電插頭 4針標(biāo)準(zhǔn)平衡充電插頭 放電插頭 T頭 或 JST頭 應(yīng)用范圍 大負(fù)載6軸、8軸航拍飛行器等； 需要注意的是，電池的串聯(lián)和并聯(lián)要求單節(jié)電池或電池組的性能一致，這是因?yàn)樵陔娐分腥绻袀€(gè)別電池的電壓過低，其它電池就會(huì)為它充電，那總電壓或總電流就會(huì)低于我們的要求，同時(shí)也會(huì)造成好電池的損壞，這也是為什么鋰電池要用平衡充電的原因。 另外，不管是鎳氫電池還是鋰電池都是可充電的電池，充電過程對(duì)電池的壽命有相當(dāng)大的影響。一般來(lái)說(shuō)，電池的充電時(shí)間是和充電器的電流相關(guān)聯(lián)的。 所以，對(duì)于16000mAH的電池，充電電壓是它的額定電壓，充電器的電流是5000毫安，那么充電時(shí)間就等于16000÷5000=3.2兩小時(shí)。但這只是說(shuō)從零電壓充起情況下的，屬于理想狀態(tài)，實(shí)際的充電時(shí)間還要看蓄電池的時(shí)間電量。但這不能說(shuō)明使用大電流充電就能節(jié)約時(shí)間，實(shí)驗(yàn)證明，大電流充電會(huì)對(duì)電池的性能造成一定程度的破壞。因此，根據(jù)廠家要求，基于鋰電池優(yōu)越的性能，所選蓄電池一次性充電時(shí)間大概為3個(gè)小時(shí)。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與電子調(diào)速器： 目前，微型飛行器的動(dòng)力裝置主要有：電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋槳驅(qū)動(dòng)、微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等。雖然內(nèi)燃機(jī)具有燃料效率高、輸出功率大等特點(diǎn)，但是它的調(diào)速不方便、啟動(dòng)困難等缺點(diǎn)限制了它在微型飛行器上的應(yīng)用。微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)從理論上說(shuō)是最理想的選擇，但是世界上對(duì)微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的研究還不足以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平。而電動(dòng)機(jī)雖然由于電池容量的限制、存在飛行時(shí)間短等特點(diǎn)，但是它具有極高的可靠性、低噪音和價(jià)格經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，使電動(dòng)機(jī)在微型飛行器的動(dòng)力裝置中使用最為普遍。 作為微型無(wú)人機(jī)關(guān)鍵部件之一，驅(qū)動(dòng)電機(jī)自身的工作特性，帶上螺旋槳后整個(gè)動(dòng)力裝置對(duì)微型無(wú)人機(jī)的操縱、巡航時(shí)間和飛行速度等方面都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此要慎重對(duì)待電機(jī)的選擇。 1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)的確定以及巡航時(shí)間的計(jì)算 在確定微型無(wú)人機(jī)基本性能指標(biāo)后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求首選驅(qū)動(dòng)電機(jī)基本參數(shù)，保證其能夠完成低空巡航。一方面要根據(jù)根據(jù)無(wú)人機(jī)飛行過程中對(duì)動(dòng)力裝置的性能要求進(jìn)行分析；另一方面，由于工作任務(wù)的需要，在保證動(dòng)力的前提下，必須確保電機(jī)穩(wěn)定的巡航工作時(shí)間。電機(jī)額定功率過大，則電機(jī)長(zhǎng)期處于欠載狀態(tài)，降低了效率，同時(shí)也會(huì)增加全機(jī)起飛重量。相反額定功率選擇太小，電機(jī)長(zhǎng)期在過載狀態(tài)下運(yùn)行，不僅縮短了使用壽命，而且最重要的是不能使電動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，過分消耗無(wú)人機(jī)上蓄電池的電能，對(duì)延長(zhǎng)巡航時(shí)間、增加飛行距離十分不利。 除此之外，農(nóng)用無(wú)人機(jī)的電機(jī)選擇將直接影響蓄電池所提供的有限電能來(lái)完成巡航任務(wù)的有效時(shí)間。 1.1 無(wú)人機(jī)電機(jī)的選擇 全機(jī)起飛質(zhì)量是電機(jī)參數(shù)計(jì)算的重要依據(jù)之一。六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的起飛總質(zhì)量由以下公式表示： 式中：表示無(wú)人機(jī)的起飛質(zhì)量；為無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量；為動(dòng)力部分的質(zhì)量，包括電機(jī)、螺旋槳等不隨飛行發(fā)生變化的質(zhì)量；為蓄電池質(zhì)量，在飛行中也不會(huì)發(fā)生變化；為農(nóng)用工作部分的質(zhì)量，包括藥箱、噴灑藥液設(shè)備、液泵設(shè)備等；為航空電子、拍攝、傳感器等設(shè)備的質(zhì)量。 通過查詢資料，根據(jù)下表1可以看出，無(wú)人機(jī)在飛升狀態(tài)中需要的拉力（升力）越大，所需要的功率就越大，所以選擇提供的總升力越大，需要選擇的電動(dòng)機(jī)總功率應(yīng)較大一些，并保證巡航時(shí)間最長(zhǎng)。 為了與螺旋槳達(dá)到一定的配合，并按照實(shí)際設(shè)計(jì)要求，并基于傳統(tǒng)有刷直流電動(dòng)機(jī)具有有刷換向設(shè)備、是以機(jī)械方式進(jìn)行換向，存在噪聲、火花及壽命短等缺點(diǎn)，微型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為了本次設(shè)計(jì)中最佳的機(jī)械動(dòng)力設(shè)備選擇。 微型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)采用的是電子換向，其輸出功率和效率較高，同時(shí)噪音小、壽命較長(zhǎng)并無(wú)其他明顯缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)所選定的無(wú)刷直流盤式電機(jī)型號(hào)為MT3515-15，如圖： 電機(jī)基本參數(shù)如下： 1.2 無(wú)人機(jī)的工作時(shí)間 在理論上，我們所選蓄電池提供的電壓為U=22.2V，電流I為（16*15）A，可持續(xù)供電時(shí)間T為1h，則蓄電池可以提供的電能為： =U*I*T 假設(shè)忽略電路上損耗的部分電能，蓄電池將電能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能時(shí)，電機(jī)的工作時(shí)間t可以根據(jù)公式： ==P·t 求出 t0.99h 據(jù)資料顯示，目前國(guó)內(nèi)的農(nóng)用無(wú)人機(jī)駕駛時(shí)間大概為1.5小時(shí)左右，顯然，此無(wú)人機(jī)在蓄電池供電情況下，一次性作業(yè)時(shí)間約1小時(shí)，基本符合設(shè)計(jì)需求，同時(shí)在實(shí)際作業(yè)中可根據(jù)具體情況更換能量更大的蓄電池。 1.3 螺旋槳的設(shè)計(jì) 螺旋槳葉片表面積相對(duì)越大，產(chǎn)生推力越大、效率越高。但相對(duì)較大的螺旋槳，飛機(jī)飛行起來(lái)會(huì)很耗電，因?yàn)槁菪龢a(chǎn)生的阻力會(huì)比較大。所以，選擇什么型號(hào)的螺旋槳必須根據(jù)電機(jī)KV值和蓄電池提供的電壓及容量進(jìn)行搭配，尤其是不能選用較高KV值的電機(jī)，主要是避免電機(jī)連同電調(diào)燒掉。 為達(dá)到有效較高的效率，螺旋槳與蓄電池、電機(jī)等三者之間應(yīng)有合理的搭配設(shè)置。其中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速（空載）是KV值*電壓，所以KV值越大，電機(jī)提供的扭力就越小，因此電機(jī)的KV值的大小與螺旋槳有密切的關(guān)系。電機(jī)與螺旋槳的理論配置，如下： 6S電池下：KV900-1000的電機(jī)配1060或1047槳，9寸槳即可；KV1200-1400配9050（9寸槳）至8、6槳；KV1600-1800左右的7至6寸槳；KV2200-2800左右的5寸槳；KV3000-3500左右的4530槳。 3S電池下：KV1300-1500左右用9050槳；KV1800左右用7060槳；KV2500-3000左右用5X3槳；KV3200-4000左右用4530槳。 綜合上述搭配原則，考慮到噴施設(shè)備、航拍設(shè)備工作情況，在本次設(shè)計(jì)中所采用的螺旋槳是通用比例的槳，精度較好，基本尺寸是根據(jù)電機(jī)、螺旋槳、蓄電池三者之間關(guān)系設(shè)計(jì)的，便于批量生產(chǎn)，產(chǎn)品如下圖： 選用的螺旋槳參數(shù)如下： 翼角 Α為9.25° 葉片數(shù)N 2個(gè) 直徑D 20*2.45cm 螺距P 0.245m 漿寬度C 0.044m 材質(zhì) 碳素纖維 Hexcel AS4C (3000 絲) 密度ρ 1780kg/m3 質(zhì)量m 297.93 克 1.4 螺旋升力的計(jì)算： 根據(jù)螺旋槳拉力計(jì)算公式：直徑（米)×螺距(米）×漿寬度（米）×轉(zhuǎn)速2（轉(zhuǎn)/秒）×1大氣壓力（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）×經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（0.25）=拉力（公斤） 一個(gè)螺旋槳的拉力=DPCV2x1x0.25 =0.49x0.245x0.044xVxVx1x0.25 =28.9kg 綜上動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該無(wú)人機(jī)能夠提供約150kg的拉力，足夠現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)使用。 2、電調(diào)的使用 蓄電池的供電量取決于電機(jī)和液壓泵的轉(zhuǎn)速。曲軸轉(zhuǎn)速越大，耗電量自然就越大；反之，耗電量就減少。無(wú)人機(jī)的負(fù)載隨著噴施化學(xué)藥品變化較大，轉(zhuǎn)速也跟著變化。具體講就是：無(wú)人機(jī)的負(fù)載減少時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)升高，轉(zhuǎn)速升高容易導(dǎo)致飛行飛行速度提升、耗電量增加，對(duì)化學(xué)藥品的噴施、農(nóng)田檢測(cè)都十分不利。同理，無(wú)人機(jī)的負(fù)載比較大時(shí)，轉(zhuǎn)速較低，也將導(dǎo)致一些列不利的變化。為改變這種不利因素，就要求一種根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)節(jié)供電量和轉(zhuǎn)速，使蓄電池與用電設(shè)備達(dá)到合理的配合，便于農(nóng)田作業(yè)。 因此，六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)要滿足實(shí)際使用要求，就必須安裝電調(diào)，它能根據(jù)無(wú)人機(jī)的負(fù)載等變化自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)等用電設(shè)備的轉(zhuǎn)速，保證無(wú)人機(jī)的正常作業(yè)。 電調(diào)全稱電子調(diào)速器，英文electronic speed controller,簡(jiǎn)稱ESC。然而，針對(duì)不同的電機(jī)，可分為有刷電調(diào)和無(wú)刷電調(diào)，它根據(jù)控制信號(hào)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，如圖： 對(duì)于它們的連接，一般情況下是這樣的： (1) 電調(diào)的輸入線與電池連接； (2) 電調(diào)的輸出線（有刷兩根、無(wú)刷三根）與電機(jī)連接； (3) 電調(diào)的信號(hào)線與接收機(jī)連接。 另外，電調(diào)一般有電源輸出功能，即在信號(hào)線的正負(fù)極之間，有5V左右的電壓輸出，通過信號(hào)線為接收機(jī)供電，接收機(jī)再為舵機(jī)等控制設(shè)備供電。 電調(diào)的輸出為三～四個(gè)舵機(jī)供電是沒問題的。因此，電動(dòng)飛機(jī)，一般都不需要單獨(dú)為接收機(jī)供電，除非舵機(jī)很多或?qū)邮諜C(jī)電源有很高的要求。 3、PCB電子集合板、陀螺儀、攝像及遙控傳感器設(shè)備應(yīng)用 六軸多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行原理是通過控制六個(gè)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速進(jìn)行的，基于市場(chǎng)上已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了多種PCB控制板，可以通過定制一款合適的PCB板集合各種需要的電子元件進(jìn)行無(wú)人飛機(jī)作業(yè)操控，所以本設(shè)計(jì)中重要參考了該功能的原理，隨后可能進(jìn)一步的研發(fā)會(huì)進(jìn)行該項(xiàng)目的開拓。PCB板的設(shè)計(jì)原理是在保證每一個(gè)螺旋槳的中心距相等下，在電路板上設(shè)計(jì)電路進(jìn)行電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制，以達(dá)到對(duì)無(wú)人機(jī)的控制。 當(dāng)對(duì)角兩個(gè)軸產(chǎn)生的升力相同時(shí)能夠保證力矩的平衡,一個(gè)六軸飛行器有六個(gè)電機(jī)呈*形排列,驅(qū)動(dòng)六片槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力；六個(gè)電機(jī)軸距幾何中方向傾轉(zhuǎn)；而六個(gè)電機(jī)三個(gè)正轉(zhuǎn),三個(gè)反轉(zhuǎn)的方式使得繞豎直軸方向旋轉(zhuǎn)的反扭矩平衡，保證了六軸航向的穩(wěn)定。六軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向如下圖： 此飛行控制板規(guī)定六軸電機(jī)的排布方式如圖所示:前(3,5號(hào))、后(4,6號(hào))、右(1號(hào))、左(2號(hào))；3,1,6號(hào)電機(jī)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),5,4,2號(hào)電機(jī)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 六個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速做相應(yīng)的變化即可實(shí)現(xiàn)六軸受力調(diào)整，進(jìn)行橫向、縱向、豎直方向和偏航方向上的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)無(wú)人機(jī)需要向前方運(yùn)動(dòng)時(shí),6、4號(hào)電機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變,3、5號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，6、4號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)上升,此時(shí)6、4號(hào)電機(jī)產(chǎn)生的升力大于3、5號(hào)電機(jī)的升力,六軸就會(huì)沿幾何中心向前傾轉(zhuǎn),從而使無(wú)人機(jī)向前方運(yùn)動(dòng)。通過類似的原理，進(jìn)過PCB板上安裝的電子信號(hào)的傳輸設(shè)備及相關(guān)電子設(shè)備，工作人員可以遠(yuǎn)程進(jìn)行控制無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)。 無(wú)人機(jī)上的每一個(gè)功能都有相應(yīng)的模塊，如氣壓高度計(jì)、GPS模塊等，具有5個(gè)不同的OSD疊加界面，配件從低端到高端提供多種選擇，可根據(jù)自己的需要組成不同的組合，以達(dá)到不同的功能，相應(yīng)的功能是非常之強(qiáng)大的。另外，飛控的固件是可升級(jí)的，便于進(jìn)一步推進(jìn)無(wú)人機(jī)的人性化、平民化及適應(yīng)性。 對(duì)于需要實(shí)時(shí)控制的航模飛機(jī)來(lái)說(shuō)，除了直接接收到信號(hào)，靠任何之外的無(wú)線電特性提高距離的方式都是不可靠的，盡管長(zhǎng)波中波繞射能力極強(qiáng)，依然受空間環(huán)境制約，很不穩(wěn)定。因此，需要在遙控信號(hào)傳輸中添加“天線”。 全向天線:無(wú)線電專業(yè)里常叫鞭狀天線。它就象一個(gè)燈管，它的發(fā)射泛圍，垂直放置時(shí)，是在水平方向上向周圍散射，在360度泛圍內(nèi)都有均勻的場(chǎng)強(qiáng)分布，是我們比較常用的一種形式。水平放置時(shí)，假如天線是東西方向放置，場(chǎng)強(qiáng)分布是包括天空在內(nèi)的南北方向，以及天線到地面的南北方向空間泛圍內(nèi)分布。因此垂直天線，主要針對(duì)水平方向的目標(biāo)，水平天線主要針對(duì)垂直高度上的目標(biāo)，和窄范圍內(nèi)的水平目標(biāo)。 上圖為無(wú)人機(jī)上設(shè)置的電子元件，基本參數(shù)如下： 遙控飛機(jī)陀螺儀的原理就是一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，用它來(lái)保持方向，制造出來(lái)的儀器就叫陀螺儀。例如，騎自行車其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量。遙控飛機(jī)陀螺儀在工作時(shí)要給它一個(gè)力，使它快速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，一般能達(dá)到每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)，可以工作很長(zhǎng)時(shí)間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動(dòng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳給控制系統(tǒng)。在本次六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)中，陀螺儀采用了P1-GYRO型號(hào)的飛控設(shè)備來(lái)代替，主要是配備一些傳感設(shè)備通過自動(dòng)控制電機(jī)等動(dòng)力系統(tǒng)，同樣能達(dá)到上述功能，使無(wú)人機(jī)保證順利的航行，產(chǎn)品如下圖： P1-GYRO產(chǎn)品介紹 體積：26*39MM；重量：6克左右；工作電壓：3.5-6V. P1-GYRO產(chǎn)品介紹在六軸增穩(wěn)的基礎(chǔ)上，增加飛控開關(guān)控制模式和六軸鎖定（AVCS）模式，該模式采用了角度向量控制算法，對(duì)飛機(jī)圍繞六個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的角度偏移進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和修正，使飛機(jī)具備始終保持上一時(shí)刻姿態(tài)的能力和趨勢(shì)，所以稱之為鎖定，鎖定與普通增穩(wěn)模式相比，鎖定模式不僅可以大大提升飛行穩(wěn)定性，甚至可以在無(wú)人為操控（脫控）的情況下，實(shí)現(xiàn)自主吊機(jī)、側(cè)飛等高難度動(dòng)作。P1-GYRO產(chǎn)品可以通過一個(gè)3段式開關(guān)在普通增穩(wěn)、六軸鎖定（AVCS）和陀螺儀關(guān)閉3種飛行模式之間進(jìn)行隨時(shí)切換，體驗(yàn)完全不一樣的飛行樂趣。 P1-GYRO飛控對(duì)飛機(jī)的電動(dòng)機(jī)翼伸展大小無(wú)限制，屬于通用型飛行控制器，可以提升飛機(jī)飛行性能和飛機(jī)可控性，抵消各種影響飛機(jī)姿態(tài)的外部因素。例如，容易失速的飛機(jī)，或者本來(lái)外形設(shè)計(jì)就不好飛的飛機(jī)，還有風(fēng)和氣流等等，飛控都能自動(dòng)抵消這些負(fù)面因素。 初次使用請(qǐng)按照說(shuō)明書安裝和調(diào)試：感度調(diào)試建議初次飛行先把感到關(guān)到最小，按每次加大5分鐘的量程來(lái)進(jìn)行試飛調(diào)整，飛控板上出廠設(shè)置時(shí)50%的位置，請(qǐng)不要把出廠設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)根據(jù)你的飛機(jī)和動(dòng)力配置調(diào)整適合的感度。 除了上述中定制的PCB電子集合板、遙控、電調(diào)等設(shè)備外，在無(wú)人機(jī)上還有安裝攝像設(shè)的設(shè)計(jì)，主要選用了型號(hào)體積偏小、重量較輕的電子攝像設(shè)備，攝像前端為單攝像頭（電子眼），如下圖： 5.8g 無(wú)線貓眼攝像機(jī)和5寸顯示屏 (90度,動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),100米無(wú)干擾) TE968H是我司研發(fā)的新一代便攜式無(wú)線迷你DVR錄像系統(tǒng)。5英寸超大高清顯示屏，可接收和錄制無(wú)線和有線攝像機(jī)AV信號(hào)，并具備拍照、移動(dòng)偵測(cè)錄像、自動(dòng)覆蓋功能。無(wú)論是安全防范，還是掌握證據(jù)，此款便攜式無(wú)線迷你DVR都是最佳之選，可廣泛用于農(nóng)田監(jiān)控。 一、主要特性： 1、無(wú)干擾5.8G頻率；黃銅的外殼，高貴耐用； 2、和原光學(xué)貓眼一樣的外觀，更換之后外觀保持原樣； 3、0.008LUX超低照度，在微光下看清訪客； 4、90°寬視角； 5、13.8mm超小尺寸直徑，使用方便，不用鉆洞，直接安裝； 6、低功耗，保證長(zhǎng)時(shí)間的工作壽命； 7、操作方便、無(wú)需穿孔引線，無(wú)線監(jiān)視器或DVR在客廳或房間進(jìn)行監(jiān)控,方便快捷。 8、打開無(wú)線監(jiān)視器或DVR，調(diào)到與貓眼攝像機(jī)相同的頻道即可進(jìn)行監(jiān)控。 二、 產(chǎn)品規(guī)格 工作頻率 5．8G帶內(nèi)1 CH1:5865MHz; CH2: 5845MHz; CH3: 5825MHz; CH4: 5805MHz. 工作頻道24選1 CH5:5785MHz; CH6: 5765MHz; CH7: 5745MHz; CH8: 5725MHz 5．8G帶外 CH9:5705MHz;CH10:5685MHz;CH11: 5665MHz; CH12: 5645MHz. CH13:5885MHz; CH14:5905MHz;CH15:5925MHz;CH16: 5945MHz 5．8G帶內(nèi)2 CH17:5733MHz;CH18:5752MHz;CH19:5771MHz;CH20: 5790MHz. CH21:5809MHz;CH22:5828MHz;CH23:5847MHz; CH24: 5866MHz 天線 外置天線 RF輸出功率 25mW 傳輸距離 100米 像素 NTSC：720（H）×480（V） PAL：720（H）×576（V） 水平清晰度 480TV Lines 最低照度 0.008Lux/F1.2 鏡頭 & 視角 0.5mm F1.2 / 90 ° 門孔尺寸(L x D) 38-60mm X 14mm 凈重（克） 20克 電流 230mA 電壓 DC 4V 環(huán)境溫度 - 20°C ~ + 50°C ，相對(duì)濕度85﹪ 配件：使用說(shuō)明書X 1本、立體聲耳機(jī)X1副、USB線X 1根、電源適配器X 1個(gè) 在本設(shè)計(jì)中，用到的傳感器有：動(dòng)力傳感器、風(fēng)力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器等。 四、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的保養(yǎng)與保管 六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的保養(yǎng)與保管主要在于電子元件的保管、機(jī)架的除塵以及各連接處的緊固情況。 1、確保每次使用完之后，徹底清除機(jī)架上殘留的藥液、灰塵，最好進(jìn)行干燥處理。 2、每次使用完要及時(shí)限量充電，避免電子元件老化。 3、使用前要確保電池電量充足，避免作業(yè)中途出現(xiàn)異常。 4、對(duì)機(jī)架、藥箱、固定架等零部件進(jìn)行涂漆，避免腐蝕。 5、對(duì)零動(dòng)部件如螺旋槳、活塞泵等幾十進(jìn)行潤(rùn)滑處理。 6、機(jī)具的入庫(kù)。一次作業(yè)結(jié)束后，在確保之前處理的前提下，將機(jī)具入庫(kù)，最好放置在室內(nèi)，并墊木塊或遮蓋物。如果有條件，最好要有專人負(fù)責(zé)，定期檢查。 7、六旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)制造要求較多，在保養(yǎng)和保管中，要結(jié)合制作過程和最后的成品條件進(jìn)行妥善養(yǎng)護(hù)。 參考文獻(xiàn) （1） 王 榮等，植保機(jī)械學(xué)，第一版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1990 （2） 王忠群、王利民等，植保機(jī)械的使用與維修，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 （3） 錢東平、楊欣等，植保機(jī)械使用與維修，石家莊：河北科技技術(shù)出版社，2008 （4） 李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)，北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003 （5） 王保國(guó)、劉淑艷、劉艷明、于勇，空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，第一版，北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009 致 謝 首先，要特別感謝我的導(dǎo)師劉木華教授對(duì)我的指導(dǎo)，重要的是劉院長(zhǎng)兼任工學(xué)院院長(zhǎng)一職，并有自己的科研團(tuán)隊(duì)，劉院長(zhǎng)并沒有因?yàn)樽约汗ぷ鞣泵Χ雎詫?duì)我的指導(dǎo)。在劉院長(zhǎng)老師身上，時(shí)刻體現(xiàn)著教育工作者和科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的精神，他勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念，不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，讓我受益匪淺，不僅端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，更端正了我的人生態(tài)度。 另外，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！ 最后，還要感謝班上的其他同學(xué)尤其是我的室友，他們?cè)趯ふ屹Y料，解答疑惑等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。 做畢業(yè)設(shè)計(jì)是再一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，同樣也意味著新的生活的開始。 希望大家在將來(lái)的生活中繼續(xù)追逐最初的夢(mèng)想，永不放棄。