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多轴旋翼式无人机的诞生

 

目前流行(háng)的商用无人机都为(wéi)体(tǐ)积小巧玲(líng)珑(lóng)的多轴旋翼式飞行器,起(qǐ)飞重量都在2公斤(jīn)以下,以电池驱动多轴上的(de)马达与旋翼产生(shēng)飞(fēi)行升(shēng)力与各种飞(fēi)行模式(shì)的助(zhù)力,承载的(de)有效负戴(如(rú)相机、摄影机或运送的订货等)重量仅数百公克至10余公斤(jīn),飞行时间受(shòu)限于电(diàn)池的(de)供电(diàn)能力多介于10至40分(fèn)钟。

多(duō)轴旋翼(yì)式(shì)无(wú)人机是(shì)德国研发成(chéng)功的。2002年,德国(guó)工程师(shī)Daniel Gurdan与Klaus-Michael Doth共同研发4轴(zhóu)无(wú)人直升机“银辉”号(Silverlit X-UFO)成功(gōng),荣获当年德国青年发明家竞赛的金牌奖(jiǎng)。继而,另2位德国工程(chéng)师(shī)Michael Achtelik与Jan Stumpf参加他们的研发团队,共同参与多轴旋翼(yì)式无人机(jī)的研发(fā)。2007年,这4位(wèi)工程师在慕尼黑附近的Krailling市成立AscTec科技公司,先后(hòu)再研发(fā)6轴无人直升机(jī)与8轴(zhóu)无(wú)人直升机,并积极开拓(tuò)旋翼式无人机的商(shāng)用市场。AscTec公司不仅是多(duō)轴(zhóu)旋(xuán)翼式无人机的创始者,并且是引导旋(xuán)翼式无人机(jī)成为商用无人机的先驱者(zhě),以及成功促使它成为(wéi)当代流行的新科技产品。

4轴旋翼式飞行器(qì)必须具有:垂直运(yùn)动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动(dòng)、前后运动、侧向运动、悬停飞行等(děng)运动功能,这全依靠(kào)改(gǎi)变“配(pèi)对旋转”(1号与3号逆时钟旋转、2号与4号顺时钟旋(xuán)转)的转速与转速(sù)差达成;为了保持飞行器的稳定(dìng)飞行,在飞行器上装有3轴向的陀(tuó)螺仪和3轴向加(jiā)速度(dù)传(chuán)感器组成的“惯性(xìng)导航模块”,计算出飞行器此时相对地面的姿态(tài)、加速度、角速度等,再由“飞行控制器”通过算法计算出(chū)达成“遥控”或“程(chéng)控”指(zhǐ)令要(yào)求的该运动状态时所(suǒ)需的各旋(xuán)翼之(zhī)转速,并通(tōng)过(guò)电子调控器控制(zhì)各旋冀的(de)电马达产生合(hé)适的转速。这么复杂的(de)机(jī)制与多项高科技组件要能制造(zào)并整合在体积小巧(qiǎo)玲鞲的机体上,全赖本世纪成(chéng)熟(shú)的(de)“微机电系统”科技的(de)达成。此外,多轴旋翼式无人机还要安(ān)装与整合GPS卫星定位接收(shōu)器,遥(yáo)控(kòng)指令、影像与数据的通讯传输(shū)设(shè)备(bèi),以及安(ān)装有(yǒu)效负载的“三轴向(xiàng)稳(wěn)定平衡台”等。

多(duō)轴旋翼式商(shāng)用无人机可(kě)概分为消费型与(yǔ)专业型两大类。消费(fèi)型的体积小,起飞重(chóng)量与搭载重量(liàng)皆(jiē)低(dī)(都在1、2公斤以下(xià))、续航时间多在20分钟以内,价格较(jiào)低廉(介于600至1000美元),主要(yào)用于空拍、娱(yú)乐、商业运用等;专业型的体积大(dà),起(qǐ)飞重量与搭载重量(liàng)皆高(搭载(zǎi)重(chóng)量都在10公斤以上)、续航时(shí)间都在40分(fèn)钟以上,价格高(gāo)于5000美元,主要用于军事侦察(chá)、警务(wù)作业、物流运输、农业服务等。

全球(qiú)多(duō)轴旋翼式无人(rén)机(jī)的制造厂商超过200家之多,以(yǐ)4轴(zhóu)旋翼式无人(rén)机最为流行,且(qiě)多为消费型。比如昆明劲鹰无人机(jī)专业从事航测无(wú)人机设备(bèi)的(de)设计、生产、销售和航测(cè)航拍服务,是中国技(jì)术顶(dǐng)尖的航测航拍无人机设计制造及航飞(fēi)服务商,开发(fā)研制出劲鹰1型汽油航测航拍无人机、劲鹰2型垂(chuí)直起飞固(gù)定翼(yì)无人机、劲鹰3型可垂直起飞悬停(tíng)固定翼无人机、劲(jìn)鹰650航拍(pāi)四旋翼专用飞行器、劲鹰1000型八轴航拍航测无人机(jī)、劲鹰1600大型载重旋(xuán)翼飞行平台和劲鹰S1型汽油航测航拍水上无人机等多(duō)种(zhǒng)型(xíng)号(hào)的无人机,并成功到非洲飞行完(wán)成航(háng)测任务,拥有(yǒu)为民用、商用航空领域提供优(yōu)质服务的能力和(hé)实力。

图示:劲鹰650航(háng)拍四旋翼专用(yòng)飞行器

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