新型多功能四旋翼无人机的分析与设计

发布时间：2017-11-12 12:05

  本文关键词：新型多功能四旋翼无人机的分析与设计

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【摘要】：四轴飞行器具有体积小、空中机动灵活能力强,可以适应更加复杂、危险的环境,成为无人机研究领域的热点之一。本论文针对一些特殊环境飞行器不能飞行和提高飞行器的隐蔽性,设计了一种既可以在空中飞行又能在地面行走的小型多功能飞行器。该飞行器可以作为四足机器人在地面上行走,设计的四个腿可以充当着陆起落架使飞行器在地震后的地面等复杂高低不平山地地形进行着陆,对地面信息探测更加准确,使其在在军事和意外事故中具有很大的应用价值。首先建立该飞行器的整机模型,对单腿和缓冲装置进行设计,分析了单个串联腿的自由度,求解了串联腿结构的位置正反解,并分析了单个腿的工作空间。其次对采用上述串联腿的多功能飞行器在地面行走时的稳定性进行了分析,给出了机器人稳定性评价指标,并给出了该飞行器静态行走时的步态规划。应用改进的复合摆线方法对其足端轨迹进行了规划。用ADAMS对该飞行器行走时的状态进行了仿真,仿真结果验证了运动学模型的正确性和有效性。然后建立该飞行器飞行状态和降落状态的动力学模型,为了找平地面的高低不平,飞行器上的腿要主动展开、伸长,并建立了这一过程的动力学模型,用MATLAB和ADAMS验证该模型的正确性。在动力学模型的基础上,对该飞行器降落过程设计了控制策略,采用前馈-反馈控制方法可以很好地控制腿展开、伸长对机身位姿产生的影响,用MATLAB验证其有效性。最后对该飞行器的着陆缓冲装置进行了性能分析和计算,建立了整机与地面的接触模型,用ADAMS对缓冲效果进行了验证,仿真结果验证了缓冲效果良好。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279

【参考文献】

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3 缪冬生;陈敏;陈`，

本文编号：1175811