《小型四旋翼無人機組機方案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《小型四旋翼無人機組機方案.doc（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

一、小型四旋翼無人機總體架構(gòu) 典型的小型四旋翼無人機，一般由機械部分（機架），動力部分（包括電機、電子調(diào)速器、電調(diào)連接板、槳葉、電池），電子部分（包括飛控板、通信模塊、遙控器接收機、PPM編碼板）組成。 （一）機械部分 機架 考慮到編隊飛行對實驗室空間的要求，希望機架能夠盡量的小。根據(jù)與蔡國偉老師對電機與槳葉（后文提到）的搭配進行討論后，決定將機架的大小設(shè)定為軸距255mm，邊距180mm（由6寸槳的大小決定）。 1，底板 2，中間機架板 3，頂板 整個機體由底板、中間機架板、頂板連接而成（通過尼龍螺柱和螺絲）；底板安置電池、xbee模塊、遙控器接收機、電調(diào)連接板，中間機架板安置4個電調(diào)、pixhawk飛控板，頂板用于安置定位系統(tǒng)標記點（同時起到保護、隱藏pixhawk飛控板及走線的作用）；為便于安裝，所有開孔、鏤空均根據(jù)擬選器件匹配設(shè)計；擬采用碳2mm厚3K纖維板加工。 另設(shè)計四個保護罩如下（可用于避免槳葉受損或傷人）： 4，保護罩 （二）動力部分 （1） 電機 一般而言，小型四旋翼無人機（軸距250mm左右）選用KV2000左右（配5-6寸槳）的電機。經(jīng)過對比討論后，擬選用颶風(fēng)D2206 KV1900無刷直流電機（配6寸槳）。之所以選用這款電機是因為這款電機能夠提供較大的拉力，同時該電機的工作電流處在一個比較小的區(qū)間，單個電機重量僅為27.5g。 颶風(fēng)D2206 KV1900參數(shù)表 颶風(fēng)D2206 KV1900實物圖 （2） 電子調(diào)速器 電子調(diào)速器用于驅(qū)動無刷直流電機，比較重要的參數(shù)是工作電流，刷新頻率，重量。一般而言，市面上可售的大部分電子調(diào)速器的刷新頻率都大于400hz，符合要求。根據(jù)上文所選電機的工作電流，綜合考慮重量要求，與蔡國偉老師溝通后，擬選用好盈XRotor-10A電子調(diào)速器。 好盈XRotor系列電子調(diào)速器參數(shù)表 好盈XRotor-10A電子調(diào)速器實物圖 （3） 電調(diào)連接板 電調(diào)連接板，其本質(zhì)為一塊電源配電板，用于簡化電池與電調(diào)、電調(diào)與飛控之間的電氣連接，同時可以避免導(dǎo)線拆裝時的反復(fù)焊接。 電調(diào)連接板 電調(diào)連接板與電調(diào)連接圖 （4） 槳葉 槳葉與電機的搭配主要是從機架大小、能否提供足夠動力這兩方面進行考慮。由于希望設(shè)計體型較小的機架（以便給室內(nèi)編隊飛行提供更大的機動空間），因此只考慮5寸槳、6寸槳。經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)搭配5寸槳時，整機起飛重量在500g以下時較為合適?？紤]到本次將要設(shè)計組裝的小型四旋翼無人機的起飛重量在600g左右，在與蔡國偉老師交流后，決定選用6寸槳。根據(jù)蔡老師建議，槳葉的調(diào)衡和材質(zhì)直接決定性能，因此需要多購入幾款槳葉進行測試。 6寸槳 （5） 電池 現(xiàn)在幾乎所有的四旋翼無人機都使用鋰電池，主要考量電池的容量、放電速率、自身重量。綜合考慮后，電池擬選用ACE格瑞普2200mAh鋰電池，充電倍率20C，重量186g，尺寸25mm*34mm*105mm。 ACE格瑞普2200mAh鋰電池 （三）電子部分 （1） 飛控板 飛控板是四旋翼無人機的核心電子部件?？紤]到嵌入算法的需要，擬選用開源飛控板。開源飛控領(lǐng)域影響比較大的就是3d robotics公司生產(chǎn)的APM和Pixhawk。其中APM的由開源社區(qū)設(shè)計與維護（硬件與軟件均為開源），Pixhawk是由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院牽頭的一個開源項目（硬件與軟件均為開源），致力于為學(xué)術(shù)研究、業(yè)余愛好、工業(yè)用途提供低成本、高性能的自動駕駛儀。Pixhawk的硬件部分明顯地要比APM強大，同時其軟件部分采用了Nuttx實時操作系統(tǒng)，專業(yè)性更強，因此擬選用Pixhawk飛控板。 Pixhawk與APM硬件對比 （2）通信模塊 在對比了數(shù)傳電臺、藍牙、zigbee以及wifi這四種通信機制后，摒棄了藍牙、數(shù)傳電臺（組網(wǎng)比較困難），留下zigbee和wifi作為預(yù)選。其中zigbee的延時較短，因此優(yōu)先選用zigbee。擬選zigbee模塊為xbee Pro S2B。 xbee Pro S2B （3） 遙控器接收機 為了便于調(diào)試，需要在無人機在上安裝一個遙控器接收機，用于實現(xiàn)無人機的手動/自動切換，因為實驗室現(xiàn)有一個天地飛WLFY的遙控器發(fā)射機，所以擬選用對應(yīng)的遙控器接收機。遙控器接收機的輸出信號要傳遞給飛控板；但其輸出信號有8路，而飛控板只有一個PPM接口，因此需要用到PPM編碼板將8路信號合成1路，再傳遞給飛控板，飛控板本身具有解碼功能。 遙控器接收機 PPM編碼板 二、預(yù)算表 類別 型號 數(shù)量 單價 無人機部分 機械部分 機械加工費 3K碳纖板 1 ￥450 動力部分 電機 颶風(fēng)D2206 KV1900 4 ￥100 電子調(diào)速器 好盈XRotor-10A 4 ￥40 電調(diào)連接板 XT60連接頭 1 ￥35 槳葉 6045/6030 8 ￥5 電池 2200mAh 1 ￥120 電子部分 飛控板 Pixhawk 1 ￥1680 Xbee模塊 Xbee Pro S2B 2 ￥328 Xbee適配器 Xbee Adapter 2 ￥75 遙控器接收機 天地飛遙控器接收機 1 ￥160 PPM編碼板 8通道 1 ￥42 總計 ￥3893 由上述部件組裝成的無人機 三、其它 1．還沒算遙控器發(fā)射機，我們用的是“天地飛8通道遙控器”，好像得七百多塊錢吧 2．機架是找人加工的 3．中國做四旋翼無人機比較有名的一家公司 https://store.dji.com/cn 4. 淘寶上比較好的店家 (1) http://newmo.taobao.com/search.htm?spm=a1z10.1.0.0.FWWVVn&search=y (2)http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5.w4002-3175348337.19.9wvFqX&id=35256007454 (3) http://jfrc.taobao.com/category-744283915.htm?spm=a1z10.5.w4010-1881011693.21.hGPTyT&search=y&parentCatId=744283913&parentCatName=Hurricane-%BE%AB%C6%B7%CF%B5%C1%D0%B6%AF%C1%A6&catName=%26gt%3B+D2206#bd