固定翼無人機(jī)飛前姿態(tài)輔助檢測裝置研究.pdf

1、無人機(jī)作為一種新型信息獲取載體，具有靈活性高、操作性強(qiáng)、成本低、對作業(yè)環(huán)境要求低等優(yōu)點，在各行各業(yè)發(fā)揮越來越大的作用。固定翼無人機(jī)在航拍作業(yè)中單次作業(yè)時間長、任務(wù)面積大、數(shù)據(jù)采集效率高，非常適合大面積農(nóng)業(yè)信息的采集。固定翼無人機(jī)在開始作業(yè)任務(wù)之前，必須對飛行控制系統(tǒng)及機(jī)載設(shè)備進(jìn)行充分的飛前檢測，確保無人機(jī)工作正常，避免意外傷害的發(fā)生造成損失。針對現(xiàn)有固定翼無人機(jī)飛前檢測仍需要人力手持機(jī)身配合完成，需要較高的人力成本并且具有一定的危險性，

2、自動化程度低等問題，本文設(shè)計和開發(fā)了一套固定翼無人機(jī)飛前姿態(tài)輔助檢測裝置，實現(xiàn)飛檢過程中無人機(jī)姿態(tài)的自動轉(zhuǎn)換和機(jī)身參數(shù)的獲取，節(jié)省檢測環(huán)節(jié)的勞動力輸入，提高作業(yè)效率和安全性。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)檢測裝置總體方案的設(shè)計。通過對固定翼無人機(jī)飛前檢測的功能需求與無人機(jī)外形結(jié)構(gòu)特點等分析，設(shè)計了以無人機(jī)飛檢過程中磁羅盤檢測、姿態(tài)參數(shù)檢測及動力檢測為目的，以機(jī)架、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、控制器、壓力采集裝置、直流電源、無線控制系

3、統(tǒng)為組成部分的檢測裝置整體設(shè)計方案，并根據(jù)系統(tǒng)組成與要求確定了具體實施方案。
　　(2)檢測裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。對檢測裝置的主體機(jī)架、主要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，按照機(jī)械設(shè)計要求完成對主要受力部件的受力分析和校核，滿足強(qiáng)度要求。運用ProE軟件對檢測裝置的構(gòu)成零部件進(jìn)行三維建模并完成整機(jī)虛擬裝配，無干涉現(xiàn)象。確定裝置可用于重量0～15 kg、機(jī)翼固定間距0～500 mm的固定翼無人機(jī)檢測。
　　(3)檢測裝置控制系統(tǒng)設(shè)計

4、?？刂葡到y(tǒng)以MSP430F149單片機(jī)為微處理器，以步進(jìn)電機(jī)為主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成裝置水平面內(nèi)360°和豎直面內(nèi)20°正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)無人機(jī)姿態(tài)轉(zhuǎn)換，以FSR402壓力傳感器為壓力數(shù)據(jù)采集器獲取無人機(jī)0～100N范圍內(nèi)的動力信息，通過Zigbee無線傳輸模塊與姿態(tài)轉(zhuǎn)換控制上位機(jī)軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。對各功能模塊進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計，實現(xiàn)了上位機(jī)對裝置的遠(yuǎn)程控制檢測過程。
　　(4)裝置的試制和評價試驗。完成檢測裝置的整機(jī)組裝并對控制系統(tǒng)各子模塊進(jìn)