仿昆扑翼微飞行器电磁驱动电路的设计与制造
发布时间：2021-08-29 09:46
微型飞行器在勘探、救援、监视等任务中充当着重要的角色。研究人员受到昆虫飞行动作的启发,研究了它们的飞行机理,设计出了各种仿昆扑翼微飞行器。本文针对电磁驱动方式的仿昆扑翼微飞行器,设计了一个驱动系统,该电路能够驱动微飞行器扑动双翼。该电磁驱动模块的正常工作需要±15V电压供电,还需要一个信号作为输入信号,因此还研制了一个电源模块和一个信号模块。电源模块利用电池组和BOOST升压电路实现,能够输出稳定的±15V电压。信号模块是基于STM32F103研制的最小系统板,撰写相应代码和通信协议,该模块最终能够产生两路电压信号,改变最小系统板ROM中存储的波形数据表就可以改变输出的波形,并且能够在上位机端在线实时控制输出信号的频率和幅值。首先利用外部电源和信号对电磁驱动模块进行实验,然后将电源模块作为供电源,外部信号作为输入再次进行实验,电磁驱动模块均能输出与输入波形一致的稳定驱动电流,并能驱动微飞行器扑动双翼。该驱动电流是一个交变电流,通过微飞行器上的电磁线圈后,内部的磁铁产生相应的运动位移,然后经过双平面四连杆传动器使得飞行器产生一些特定的扑翼动作,从而实现对仿昆扑翼微飞行器翅膀的控制。最后将...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普渡生物机器人实验室制造的电磁驱动器和应用于机器人的概念模型
图 1-2 整个电路系统的结构框图Fig.1-2 Structure diagram of the whole system目前所研制出的各种扑翼微飞行器普遍存在体积大、飞行时间短等问题，还不能真正地实现应用。从国内外的研究成果上看，当前能实现独立飞行的扑翼微飞行器往往体积较大，而体积较小的扑翼飞行器，仍需要单独的导线用于能源供给和飞行控制等，难以实现独立飞行及携带相机等负载。文献[2]所研制的微型飞行器体积小，重量轻，所以对于本文所设计的控制模块也要求体积和重量都尽量小，该设计虽然满足了功能要求，但还存在一定的改进空间，如体积和重量还没有实现微小化，上位机端和最小系统板之间的通信没有实现无线控制，最小系统板没有实现独立供电系统，也就是说，本文设计的驱动系统，仍需要使用导线来支持微飞行器与控制系统之间的通信和能量传输。本篇论文的正文总共分为 5 章，结构安排和每章的内容概要如下：第一章 绪论。本章介绍了本文所研究课题的背景和研究意义，并简单概括了国内国外的发展状况，然后简单介绍了文献[2]中设计的仿昆扑翼微飞行器，从而
图 2-1 OPA548 芯片引脚的示意图Fig.2-1 Sketch of OPA548’s pins脚描述如表 2-2 所示。表 2-2 OPA548 的引脚描述称 功能描述同向输入端反向输入端限流控制接口，控制运算放大器的最大芯片的负电源接口（双电源供电时），芯片的地 芯片的正电源接口信号输出端
【参考文献】：
期刊论文
[1]PWM技术在电机驱动控制中的应用[J]. 孙瑞. 科学技术创新. 2017(28)
[2]低通滤波器在数据采集系统中的应用[J]. 孙双双,杨衍舒,王云,张志强,韩立. 教练机. 2017(03)
[3]传感器系统在微型飞行器上的应用[J]. 侯素娟,曹勇. 信息通信. 2017(05)
[4]电池发展道路探析及发展方向[J]. 韩甜. 科技创新导报. 2017(12)
[5]简析PWM在电机控制系统的应用[J]. 陈文强. 机电技术. 2017(01)
[6]基于STM32的微型飞行器远程定点温湿度采集系统[J]. 朱丽,贺成成,陈星. 科技展望. 2016(31)
[7]基于单片机的LED闪光灯电源设计[J]. 赵新. 科技创新与应用. 2016(21)
[8]一种新型软开关DC-DCPWM升压变换器设计[J]. 徐进,帅立国. 电子器件. 2016(02)
[9]一种恒压输出的DC-DC升压电路设计[J]. 董清臣,范铭. 电子科技. 2015(10)
[10]仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的性能参数分析[J]. 柴双双,张卫平,柯希俊,邹阳,张伟,叶以楠,张正,胡楠,吴凡,陈文元. 上海交通大学学报. 2015(05)
博士论文
[1]多模式DC-DC转换器研究与多样化应用电路设计[D]. 成立业.西安电子科技大学 2016
[2]多自由度扑翼微型飞行器设计研究[D]. 朱保利.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]RC有源滤波器的优化设计[D]. 田聪.浙江师范大学 2016
[2]一款同步高效率电压模式降升压型DC-DC转换器XD0627的研究与设计[D]. 王达之.西安电子科技大学 2014
[3]光学数字一体式甲烷检定器研发[D]. 黄俊杰.湖南科技大学 2009
本文编号：3370416
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普渡生物机器人实验室制造的电磁驱动器和应用于机器人的概念模型
图 1-2 整个电路系统的结构框图Fig.1-2 Structure diagram of the whole system目前所研制出的各种扑翼微飞行器普遍存在体积大、飞行时间短等问题，还不能真正地实现应用。从国内外的研究成果上看，当前能实现独立飞行的扑翼微飞行器往往体积较大，而体积较小的扑翼飞行器，仍需要单独的导线用于能源供给和飞行控制等，难以实现独立飞行及携带相机等负载。文献[2]所研制的微型飞行器体积小，重量轻，所以对于本文所设计的控制模块也要求体积和重量都尽量小，该设计虽然满足了功能要求，但还存在一定的改进空间，如体积和重量还没有实现微小化，上位机端和最小系统板之间的通信没有实现无线控制，最小系统板没有实现独立供电系统，也就是说，本文设计的驱动系统，仍需要使用导线来支持微飞行器与控制系统之间的通信和能量传输。本篇论文的正文总共分为 5 章，结构安排和每章的内容概要如下：第一章 绪论。本章介绍了本文所研究课题的背景和研究意义，并简单概括了国内国外的发展状况，然后简单介绍了文献[2]中设计的仿昆扑翼微飞行器，从而
图 2-1 OPA548 芯片引脚的示意图Fig.2-1 Sketch of OPA548’s pins脚描述如表 2-2 所示。表 2-2 OPA548 的引脚描述称 功能描述同向输入端反向输入端限流控制接口，控制运算放大器的最大芯片的负电源接口（双电源供电时），芯片的地 芯片的正电源接口信号输出端
【参考文献】：
期刊论文
[1]PWM技术在电机驱动控制中的应用[J]. 孙瑞. 科学技术创新. 2017(28)
[2]低通滤波器在数据采集系统中的应用[J]. 孙双双,杨衍舒,王云,张志强,韩立. 教练机. 2017(03)
[3]传感器系统在微型飞行器上的应用[J]. 侯素娟,曹勇. 信息通信. 2017(05)
[4]电池发展道路探析及发展方向[J]. 韩甜. 科技创新导报. 2017(12)
[5]简析PWM在电机控制系统的应用[J]. 陈文强. 机电技术. 2017(01)
[6]基于STM32的微型飞行器远程定点温湿度采集系统[J]. 朱丽,贺成成,陈星. 科技展望. 2016(31)
[7]基于单片机的LED闪光灯电源设计[J]. 赵新. 科技创新与应用. 2016(21)
[8]一种新型软开关DC-DCPWM升压变换器设计[J]. 徐进,帅立国. 电子器件. 2016(02)
[9]一种恒压输出的DC-DC升压电路设计[J]. 董清臣,范铭. 电子科技. 2015(10)
[10]仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的性能参数分析[J]. 柴双双,张卫平,柯希俊,邹阳,张伟,叶以楠,张正,胡楠,吴凡,陈文元. 上海交通大学学报. 2015(05)
博士论文
[1]多模式DC-DC转换器研究与多样化应用电路设计[D]. 成立业.西安电子科技大学 2016
[2]多自由度扑翼微型飞行器设计研究[D]. 朱保利.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]RC有源滤波器的优化设计[D]. 田聪.浙江师范大学 2016
[2]一款同步高效率电压模式降升压型DC-DC转换器XD0627的研究与设计[D]. 王达之.西安电子科技大学 2014
[3]光学数字一体式甲烷检定器研发[D]. 黄俊杰.湖南科技大学 2009
本文编号：3370416
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