一种带翼型扑翼飞行机器人设计及飞行控制研究

发布时间：2024-05-10 21:12

　　扑翼飞行机器人由于具有飞行效率高、重量轻、抗干扰性能强、具备仿生隐蔽性等特点,非常适合于军事侦察、环境探测、反恐防爆等军用及民用领域。现有扑翼飞行器的研究大多为仿昆虫或小型飞鸟的微型扑翼飞行机器人,飞行时间及载荷能力低;仿大中型鸟类的扑翼机器人少之又少,相关的研究成果也存在着实际飞行效率低、自主飞行性能不足甚至无自主飞行性能等缺点。为解决上述问题,本文充分考虑了大中型鸟类的气动特性,设计了带翼型的扑翼飞行机器人,研制样机并搭建了性能测试平台,开展实验研究。基于扑翼飞行气动特性及应用场景的分析,提出了一种带翼型的扑翼飞行机器人结构及机构方案,提高了扑翼机器人的气动特性。对鸟类飞行机理以及现有扑翼研究成果进行深入调研,开展了扑翼飞行机器人需求分析,以此为基础设计了一种扑翼飞行机器人的系统框架,并对其传动机构和翅膀翼型开展详细设计。传动机构用于连接直流无刷电机和翅膀,在设计几种传动机构并开展实验比较的基础上,最终确定了效果最好的两级齿轮传动方案;翼型方面,在分析和比较常用翼型的升阻力特性后,确定了两种翼型,使用profili软件设计了扑翼飞行机器人的翅膀,并采用EPP进行注塑加工,实验表明该...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 国内外研究现状分析
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 扑翼飞行机器人机械设计
    2.1 引言
    2.2 需求分析及总体方案设计
        2.2.1 需求分析及指标要求
        2.2.2 总体方案设计
    2.3 机械结构设计
        2.3.1 传动机构的设计
        2.3.2 翅膀的设计
        2.3.3 尾翼的设计
        2.3.4 机身外壳的设计
        2.3.5 样机结构整体设计
    2.4 本章小结
第3章 运动学建模及姿态估计
    3.1 引言
    3.2 运动学模型的建立
        3.2.1 坐标系的确定
        3.2.2 姿态表示方法
        3.2.3 运动学方程的建立
    3.3 姿态估计
        3.3.1 互补滤波算法
        3.3.2 扩展的卡尔曼滤波算法
    3.4 本章小结
第4章 飞行控制器设计
    4.1 引言
    4.2 开源飞行控制平台选择
        4.2.1 开源飞控硬件平台选择
        4.2.2 飞行控制器软件设计
    4.3 自主飞行控制设计
        4.3.1 自稳飞行控制策略设计
        4.3.2 一键起飞控制策略设计
    4.4 地面站
    4.5 本章小结
第5章 实验分析
    5.1 引言
    5.2 室内测力实验
        5.2.1 力传感器选型
        5.2.2 平台测力实验及数据分析
    5.3 室外飞行实验
        5.3.1 风速风向测量平台
        5.3.2 飞行模式介绍
        5.3.3 飞行实验及结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3969025