近看多旋翼无人机的组成

多旋翼无人机,也是大家比较常见的无人机。如大疆的全系列商品机都属于多旋翼无人机。下面就以Phantom 4 Pro为例,简述多旋翼无人机的构造组成。

近看多旋翼无人机的组成

简单来说,无人机主要的几大系统分为:动力系统、图像系统、飞行控制系统、视觉辅助系统、结构系统、控制系统以及地面站组成。

动力系统:电池、螺旋桨、电机(又称马达)、电调(全名电子调速器) 。

电池为所有设备提供能源,目前无人机大多数使用的是聚合物锂电池,部分使用18650电池。

电调负责将电池的直流电转换为交流电。这也就是为什么电调电源的输入端是两根线,输出却是三根线。

电机负责将电能转化为动能。(目前市面上的无刷电机三根线任意两根对调可以改变电机的旋转方向)

螺旋桨负责将电机提供的动能转化为升力使其具体化实现出来(小知识:电机和螺旋桨的搭配,电机KV值越小,其搭配使用的螺旋桨越大)。

图像系统:摄像头、图像信号发射端和接收端以及显示屏。

摄像头,这个我就不班门弄斧了,相信很多读者比我专业。

图像信号发射和接收端以及显示屏,发射端负责将图像信号发射到接收端,然后接收端将信号输入到显示屏,显示屏负责将摄像头采集到的图像具体展现。

飞行控制系统:飞控、GPS+指南针

飞控类似于人类的大脑。里面集成了气压计、陀螺仪、加速度计等等传感器。负责将所有指令发送到各个系统。

GPS+指南针,这个以前是分开安装的两个传感器,现在大部分则是集成到了一块。GPS负责水平定点,指南针负责指示方向。

视觉辅助系统:视觉定位、视觉臂章、超声波避障、超声波定高、红外定高、红外避障。其实视觉辅助系统可以分为两个子系统,视觉定位和视觉避障。说到这里可能很多人会说超声波和红外不属于视觉,而在这里却划分到了视觉系统,这个没毛病。因为目前这两块都是集成使用的。视觉定位和视觉避障其实工作原理相似,利用图像深度算法和超声波的距离感应,实现定位和避障。但是目前视觉对纯色的背景识别程度不高,超声波对于水面、细小交叉类等复杂的障碍物感应经常会出现错误。所以各位不要以为有了避障就可以随意飞。

结构系统:机身、机臂、脚架。这个太简单,在这里就不讲述了。(结构工程师设计结构的时候请多考虑一下气动布局,免得飞控算法工程师的工作量过大)

控制系统:遥控器、接收机

遥控器负责将操作指令发送到接收机,接收机将接收到的信号转换成飞控可识别的信号(遥控器和接收机需要先对频才能使用,另外开机最好先开遥控器再开无人机,关机则相反)

地面站:各家无人机匹配的手机APP,就是一个简易的地面站,里面集成了大部分简易参数的设定修改显示。负责将无人机的数据展现出来。专业地面站这个大部分的都接触不到,这里就不细谈了。

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