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无人机平台结构,无人机应用基础

时间:2023-05-05 19:43:04 阅读:233384 作者:1336

0、 引言

  这些年无人机领域发展迅猛:一方面人工智能发展很快,这些算法和无人机结合以后能够萌发出许多新的灵感,来实现真正的无人自主飞行;另一方面,随着传感器等零部件的降价,开源社区的推动以及众多廉价飞控的涌现,无人机民用成为现实。现在无人机在很多方面都展现出了实用价值,寓教于乐的航模,大疆系列的航拍无人机,各大高校研究的无人机自主协同等等都为无人机的发展推波助澜。不过有些话先说在前面,这个系列的文章适合搞无人机算法的研究生们阅读,本科生不推荐,主要是时间不充裕,另外本科生还是多学一学基础知识打打根基,毕竟万丈高楼平地起…

1、无人机的种类

  目前的无人机大致分为三类:固定翼飞机,单旋翼直升机,多旋翼直升机。

 1.1 固定翼无人机

  第一类的所谓固定翼飞机,就是指翅膀不动的无人机,其实就是传统意义上的飞机,只是没有人驾驶,所以又称为无人机,现阶段的民航等等都是自动驾驶,驾驶员在旁边监督是否有问题。固定翼无人机通过飞机尾部的推进器进行加速,固定翼飞机的两个翅膀一般表面的面积大于下边面的面积,所以上表面的气流流速和下表面的气流流速会产生一个差值,这个差值会作用在无人机上产生向上的推力(伯努利原理), 其因为体积可以做的很大,方便携带燃油因而续航时间长,速度也快,民航或者军用都使用固定翼无人机进行远程运输货物或者客运,但是该固定翼无人机需要一个长跑道进行加速(推背感很带劲),不能够垂直起降,所以对场地有一定的要求。

固定翼无人机

  1.2 单旋翼直升机

  第二类的单旋翼直升机,只有一个螺旋桨在头顶转的无人机称为单旋翼直升机,不过近年来直升机的款式有很多变化,直升机不一定是单旋翼无人机,但是单旋翼无人机肯定是直升机。这里有一个概念就是扭矩,假如直升机仅有一个螺旋桨,那么在电机在推动螺旋桨转动的同时,自身也会受到相反的作用力,这个反作用力体现在直升机上就是一个和螺旋桨转向相反的扭矩,所以单旋翼直升机的尾部都会有一个小螺旋桨用于平衡掉这个扭矩,并且还能够转向等等。单旋翼直升机价格在50w~+无穷不等,可以垂直起降,空中悬停,但是其续航时间补偿,对于一些森林或者房屋等障碍较多的地方容易出事,所以目前商用较多,未能像汽车一样普及。

单旋翼直升机

  1.3 多旋翼无人机

  前两种飞机一般用于军事或者商用,普通平民能够接触到的顶多就是航模一类的东西,全是玩具,不值一提,目前的研究重点在多旋翼无人机上。多旋翼无人机一般由偶数对个螺旋桨组成,四旋翼、六旋翼、八旋翼等等,旋翼多了可操作性空间就大,并且这个年代传感器等等做的越来越小,越来越廉价,所以多旋翼无人机相当小巧与灵活。另外四旋翼的工作原理和六、八旋翼都是相同的,他们均可以垂直起降,可惜目前大都是使用锂电池,所以在电池技术存在瓶颈的今天,无人机的性能大大受到限制,否则这个行业将会如电商一样蓬勃发展,未来大疆上市的话个人觉得应该相当厉害。

多旋翼无人机

2、写在前面

  对于科研学习来说,去购买整套的开源无人机不太现实,一方面是套装无人机价格昂贵,零件损坏以后维护不易,容易影响科研效率;另一方面,国内做的最好的无人机非大疆莫属,但是有一个最重要的问题就是大疆不开源,也垄断了市场,我也没那能力让人家和我合作(难受),所以买零件自己拼飞机还是非常必要的。其实无人机的拼装比较容易,核心部分主要是机架,飞行控制器,机载电脑,无刷电机,电池,一套下来大概便宜的话3000以内,上不封顶。有的大牛能用几根树枝飞起来,有的mydnht螺旋桨都是精美礼盒装,所以成本这个东西能够压缩再压缩。
  这个系列写完以后读者大概就能够完整的拼出一台实验室能用的无人机了,日常跑算法,写论文调pid都没得问题,暂时写到这里,日后补充。

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