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多轴(zhóu)旋翼(yì)式无人机的诞生

 

目前流行的(de)商用无人机都为体积小巧玲珑的多(duō)轴旋翼式飞行器,起飞重(chóng)量都在2公斤以下,以电池(chí)驱动(dòng)多(duō)轴上的马达(dá)与旋翼产(chǎn)生飞(fēi)行升力(lì)与各种飞行模式的助(zhù)力,承载的(de)有效(xiào)负戴(如相机、摄影机或运送的订货(huò)等)重量仅(jǐn)数百公克至(zhì)10余公斤,飞行(háng)时(shí)间受限于电(diàn)池的供电能力多介于10至(zhì)40分钟。

多(duō)轴旋翼式无人机是德国研发成(chéng)功的。2002年,德国工程师Daniel Gurdan与Klaus-Michael Doth共同研发(fā)4轴(zhóu)无人(rén)直(zhí)升机“银辉”号(Silverlit X-UFO)成功,荣获当(dāng)年(nián)德国青年发明(míng)家竞赛的金(jīn)牌奖。继而,另2位德(dé)国工程(chéng)师Michael Achtelik与Jan Stumpf参(cān)加(jiā)他们的(de)研发(fā)团队(duì),共同参(cān)与多轴旋翼式无(wú)人机的研(yán)发。2007年,这4位工程(chéng)师在慕尼(ní)黑附(fù)近的(de)Krailling市成(chéng)立(lì)AscTec科技公司,先后再(zài)研发6轴(zhóu)无人直升机与8轴无人直升机,并积极开拓旋(xuán)翼式无人机(jī)的商(shāng)用市场。AscTec公(gōng)司不仅是多(duō)轴(zhóu)旋翼(yì)式无人机的创始(shǐ)者(zhě),并且是引导旋翼式无人机成为商用无人机的先驱者(zhě),以及成功促(cù)使它成为当代(dài)流行的新(xīn)科(kē)技产品。

4轴旋翼式飞行器(qì)必须具有:垂直运动、俯(fǔ)仰运(yùn)动、滚转运(yùn)动、偏航运动、前后运动、侧向运动、悬停飞行等运动功能,这全依靠改变“配对旋转”(1号与3号逆时钟旋转、2号与4号顺时钟旋(xuán)转)的转(zhuǎn)速与转速(sù)差达成;为了保持飞行器的稳定飞行,在飞行器上装有(yǒu)3轴(zhóu)向(xiàng)的陀螺仪和3轴向(xiàng)加速(sù)度传(chuán)感(gǎn)器组成的“惯性导(dǎo)航模块”,计算出(chū)飞(fēi)行(háng)器此时相对地面的姿态、加(jiā)速(sù)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“程控”指令要求的(de)该运动状态(tài)时所需的各(gè)旋翼之转速,并通过电子调控器控制各旋冀(jì)的电马达产生(shēng)合适的转速。这(zhè)么复(fù)杂的(de)机制与多项高科技组件要能制造并(bìng)整合在体积小巧(qiǎo)玲鞲的机(jī)体上,全赖本世纪(jì)成熟的(de)“微机电系(xì)统”科技(jì)的达成。此外,多轴旋翼式无人(rén)机(jī)还要安(ān)装与整合GPS卫星(xīng)定位接收器,遥控指令(lìng)、影像与数据(jù)的(de)通讯传输设(shè)备,以及安装有效(xiào)负载的“三轴向(xiàng)稳定平衡台”等(děng)。

多(duō)轴旋(xuán)翼(yì)式(shì)商用(yòng)无人机可概分为(wéi)消费型与专业型(xíng)两大类。消费型(xíng)的体积小,起飞重量(liàng)与搭载重量皆低(dī)(都在1、2公斤(jīn)以下)、续航时间(jiān)多在20分钟以内(nèi),价格较低廉(lián)(介于(yú)600至1000美元),主要用于空拍、娱乐、商业(yè)运用等;专(zhuān)业型的体积大,起飞(fēi)重(chóng)量与搭载重量皆高(搭(dā)载(zǎi)重量都在(zài)10公斤以上)、续航时(shí)间都在(zài)40分钟以上,价格高于5000美元,主要用于(yú)军(jun1)事(shì)侦察、警务作(zuò)业、物流运输、农业服(fú)务等。

全球多轴旋翼式无人机的制(zhì)造厂商(shāng)超过200家之多,以(yǐ)4轴旋翼式无人(rén)机(jī)最为(wéi)流行,且(qiě)多(duō)为消费型。比如昆(kūn)明劲鹰无人机(jī)专业(yè)从事航测无人机(jī)设备的设计、生产、销(xiāo)售和航测航拍服务,是中国(guó)技术(shù)顶尖的航测航拍(pāi)无人机设计制(zhì)造及航飞(fēi)服务(wù)商,开(kāi)发研制出(chū)劲鹰1型汽油航(háng)测航拍无人机、劲鹰2型垂直(zhí)起(qǐ)飞固(gù)定翼无人机、劲(jìn)鹰3型(xíng)可垂直起飞悬(xuán)停固定翼无(wú)人机、劲鹰650航拍四旋翼(yì)专用飞行器(qì)、劲(jìn)鹰1000型八轴(zhóu)航(háng)拍航测(cè)无人机、劲鹰1600大(dà)型载重旋翼飞行平台和劲鹰S1型(xíng)汽(qì)油航测航(háng)拍水上无人机等多种型号的无人(rén)机,并成功(gōng)到非洲飞(fēi)行完成航测任务,拥(yōng)有为(wéi)民用、商用航空领域提供(gòng)优质服务的能力和实力。

图示:劲鹰650航拍四旋翼专用飞行器

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