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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目： 六旋翼農(nóng)用無人機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工 學(xué) 院
姓 名： 王 炯
學(xué) 號： 20100960
專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
年 級： 10級
指導(dǎo)教師： 劉木華 職 稱： 教授
二零一四年 五 月
摘 要
本次設(shè)計(jì)主題為“六旋翼農(nóng)用無人機(jī)模型設(shè)計(jì)”，結(jié)合我國當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀，通過對命題的分析得到了更加清晰開闊的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)作品具有系統(tǒng)性、實(shí)用性和創(chuàng)新性。
針對多旋翼農(nóng)用無人機(jī)，本文確定了“六旋翼農(nóng)用噴藥、航拍功能無人機(jī)”的設(shè)計(jì)說明書，介紹了無人機(jī)的設(shè)計(jì)過程，主要通過概念性論述，經(jīng)過對無人機(jī)結(jié)構(gòu)研究、分析的整體把握，以結(jié)構(gòu)、動力、控制三部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際通過對多旋翼農(nóng)用無人機(jī)設(shè)想進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化以提高設(shè)計(jì)的應(yīng)用性，這種方法對類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造同樣具有借鑒作用。
設(shè)計(jì)方案包括無人機(jī)整體機(jī)架、噴藥機(jī)構(gòu)等，并給出了CAD設(shè)計(jì)圖、整體裝配圖PRO/E等內(nèi)容，確保無人機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、適用靈活、便于普及、成本低廉等。
關(guān)鍵詞：六旋翼農(nóng)用無人機(jī)模型;CAD;PRO/E
24
Abstract
The design theme for the "six rotor UAV model design of agricultural", combining the current situation of agriculture mechanization development, through the analysis of the proposition of the design ideas more clearly open, design work is systematic, practical and innovative.
For multi rotor agricultural UAV, the "design specification of six rotor agricultural spraying, aerial functional UAV", introduces the design process of UAV, mainly through the concept of exposition, according to the study, no machine structure analysis in whole, to structure, power, control three parts design, combined with the the actual rotor UAV based on agricultural ideas for optimization design of structure improvement, so as to improve the application of design, this method also has a good effect on the design and manufacture of similar products.
Design includes the UAV the whole machine, spraying device, and gives the design drawings, the overall assembly drawing etc., ensure that the UAV has the advantages of simple structure, flexible application, convenient, low cost etc...
Keywords: six rotor UAV model design of agricultural;CAD;PRO/E
目 錄
Abstract 2
目 錄 3
一、緒 論 4
多旋翼農(nóng)用無人機(jī)的發(fā)展簡史 4
多旋翼農(nóng)用無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望 5
二、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的機(jī)體與噴施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
1、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)整體基本構(gòu)造設(shè)計(jì) 7
2、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)噴施設(shè)備的基本構(gòu)造設(shè)計(jì)與工作原理 8
3、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的自平衡原理 8
三、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的動力系統(tǒng)與工作原理 10
動力系統(tǒng)基本組成 10
驅(qū)動電動機(jī)與電子調(diào)速器： 11
1、驅(qū)動電機(jī)參數(shù)的確定以及巡航時(shí)間的計(jì)算 12
1.1 無人機(jī)電機(jī)的選擇 12
1.2 無人機(jī)的工作時(shí)間 13
1.3 螺旋槳的設(shè)計(jì) 14
1.4 螺旋升力的計(jì)算： 15
2、電調(diào)的使用 15
3、PCB電子集合板、陀螺儀、攝像及遙控傳感器設(shè)備應(yīng)用 16
四、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的保養(yǎng)與保管 21
參考文獻(xiàn) 22
致 謝 23
一、緒 論
隨著社會生產(chǎn)力的進(jìn)一步提高，農(nóng)用航空飛機(jī)，是利用微型飛機(jī)和噴施設(shè)備進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)的機(jī)械，它除了用來噴灑農(nóng)藥和化學(xué)除草劑、作物激素及脫葉劑等藥液外，還可以進(jìn)行觀察農(nóng)情等作業(yè)。
而多旋翼農(nóng)用無人機(jī)，作為一種有動力、可控制、能攜帶完成農(nóng)用任務(wù)的設(shè)備，近幾年已倍受農(nóng)業(yè)科技人員的青睞。它沒有駕駛艙，但安裝了自駕儀、航拍攝像、飛行姿態(tài)控制等設(shè)備，以輔助無人機(jī)水平移動、垂直起降等方式運(yùn)動，通過超低空飛行完成農(nóng)用任務(wù)和降落，便于多次作業(yè)。
多旋翼農(nóng)用無人機(jī)的發(fā)展簡史
多旋翼農(nóng)用無人機(jī)是飛機(jī)的一種，其發(fā)展歷史可以追溯到1903年，世界上第一架飛機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造為其發(fā)展奠定基礎(chǔ)。而此后數(shù)十年間，該飛行設(shè)備分別在德國、美國、蘇聯(lián)等國的植保農(nóng)業(yè)中廣泛推廣使用，截止1978年，全世界擁有航空植保飛機(jī)25000余架，近幾年以每年遞增約2000架的幅度上升。同時(shí)，各國的農(nóng)用飛機(jī)有60余種，其中定翼型飛機(jī)40多種、旋翼型（直升）飛機(jī)20多種，有數(shù)據(jù)顯示世界上主要國家植保飛機(jī)數(shù)量和作業(yè)面積，如下（其中，1ha等于1公頃）：
表1 世界上主要國家植保飛機(jī)數(shù)量和作業(yè)面積（1990年統(tǒng)計(jì)）
主要國家
飛機(jī)數(shù)量（架）
作業(yè)面積（kha）
主要國家
飛機(jī)數(shù)量（架）
作業(yè)面積（kha）
蘇聯(lián)
8，000
81，000
古巴
184
5,152
美國
6，100
42,100
秘魯
174
1,000
加拿大
666
2,130
日本
158
1,622
墨西哥
450
3,000
危地馬拉
157
3,432
阿根廷
450
5,000
薩爾瓦多
136
1,395
澳大利亞
260
6,170
德國
100
1,840
新西蘭
213
3,320
南斯拉夫
92
1,200
哥倫比亞
208
5,229
世界上62個(gè)國家共有
18,800
506,667
尼加拉瓜
190
3,834
隨著專用航空植保飛機(jī)的先后設(shè)計(jì)和制造，作為技術(shù)較為成熟的農(nóng)用無人機(jī)也相繼出現(xiàn)，并迅速發(fā)展起來了。如美國的“農(nóng)貓式”航空植保飛機(jī)等，而1960年荷蘭就成立了國際航空植保中心，進(jìn)一步擴(kuò)大了農(nóng)用植保飛機(jī)的規(guī)模。截止到上世紀(jì)80年代，世界上擁有航空植保飛機(jī)數(shù)量超過100架的國家就有近20個(gè)。
1953年，我國民航部門專門成立了專業(yè)航空植保機(jī)械業(yè)務(wù)，并在1957年成功制造第一架-5型航空植保飛機(jī)。我國航空農(nóng)用機(jī)械事業(yè)是在北方平原地帶開展起來的，主要對小麥、棉花、水稻等作物進(jìn)行航空植保。
隨著社會主義建設(shè)事業(yè)的輝煌成就，農(nóng)牧經(jīng)濟(jì)也得到了較快的發(fā)展，尤其是改革開放以來我國各項(xiàng)技術(shù)的突破性發(fā)展，關(guān)系到國計(jì)民生的農(nóng)牧經(jīng)濟(jì)對航空植保的需要愈來愈迫切。近幾年，我國自行設(shè)計(jì)制造的蜜蜂2號、3號和蜻蜓5號等超輕型飛機(jī)相繼試飛成功并投入生產(chǎn)。根據(jù)近幾年的實(shí)際生產(chǎn)狀況，航空植保在農(nóng)、林、牧各業(yè)中得到了廣泛的推廣使用，不但能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、高質(zhì)量完成植保作業(yè)任務(wù)，而且在一定程度上可以大幅度提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減少了農(nóng)作物的損失。
然而，相對于我們地緣廣袤的農(nóng)業(yè)大國來說，國內(nèi)航空植保飛機(jī)數(shù)量還是相對較少，而且大部分是通用型飛機(jī)，技術(shù)技能、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及效率等都比較落后。尤其是相對于南方多丘陵、山區(qū)地帶，通用型飛機(jī)不能很好地推廣使用，而微型多旋翼（直升）農(nóng)用無人機(jī)更合適，并十分順應(yīng)當(dāng)下農(nóng)業(yè)勞動者減少的現(xiàn)狀，達(dá)到提高工作效率的作用。
多旋翼農(nóng)用無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望
我國現(xiàn)有的超輕型飛機(jī)，代表有蜜蜂2、3號和蜻蜓5號等，這些是根據(jù)我國國情設(shè)計(jì)制造的新型航空植保飛機(jī)。其中，這些型號的飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、耗費(fèi)少、載重大，尤其是易于駕駛，加上維護(hù)簡便，作為農(nóng)用飛機(jī)是十分經(jīng)濟(jì)的。
目前，我國使用較多的定翼植保飛機(jī)是1957年設(shè)計(jì)投產(chǎn)的，在國內(nèi)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是與國外的先進(jìn)機(jī)型相比，差距相當(dāng)大，在經(jīng)濟(jì)性、效率、飛行性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，尤其是爬升率和加速性能。這些都是今后需要攻克的難關(guān)，所以本次六旋翼無人機(jī)是在傳承國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)的前提下，旨在進(jìn)一步改善其性能，不僅要滿足南方多丘陵、山區(qū)地帶的農(nóng)業(yè)作業(yè)，而且要滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)勞動力下降的要求，提高一個(gè)人控制農(nóng)用飛機(jī)作業(yè)的勞動效率與積極性。
目前，農(nóng)用無人機(jī)在河南、山東、河北等地已經(jīng)出現(xiàn)，較多的為四旋翼、八旋翼等微型無人機(jī)，相比于平原地帶，類似江西、湖南等多丘陵、山區(qū)地帶，本次設(shè)計(jì)的六旋翼農(nóng)用無人機(jī)在性能與結(jié)構(gòu)上更加適合個(gè)體戶和大種植戶的適用于推廣。
1、具有良好的起飛、著落性能
六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的作業(yè)現(xiàn)場都是農(nóng)場、林場以及牧場，沒有現(xiàn)成的飛機(jī)起飛降落場地。而六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的機(jī)型較小，起飛的靈活性較好，更重要的是無人駕駛，所以其起飛、降落的場地可以是臨時(shí)性小面積空地即可，也就是說，六旋翼農(nóng)用無人機(jī)具有直升飛機(jī)降落特性、靈活性好。
2、噪音小、能見度較好
六旋翼農(nóng)用無人機(jī)是通過六個(gè)螺旋槳提供機(jī)械動力進(jìn)行作業(yè)的，噪音相比于以往的蜜蜂型、蜻蜓型飛機(jī)十分小。另外，在飛行器上已經(jīng)安裝有航拍設(shè)備，便于工作人員在地面監(jiān)視工作現(xiàn)狀，通過無線電子設(shè)備傳輸清晰的工作畫面，利于達(dá)到對無人機(jī)的巡航操作。
3、操作性能好
六旋翼農(nóng)用無人機(jī)一次性連續(xù)作業(yè)可以達(dá)到近2小時(shí)，在具備直升機(jī)性能的條件下加上遠(yuǎn)程控制，其加速性能、爬升率較大，能夠飛越電線、建筑物等障礙物；轉(zhuǎn)彎靈敏，便于噴施作業(yè)并節(jié)約時(shí)間，同時(shí)，六旋翼農(nóng)用無人機(jī)十分適合超低空作業(yè)飛行，其超低空控制性能也比較好，能夠保證噴施任務(wù)的順利完成，并不會傷害作物。
4、一次載重較大
航空植保飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效率是飛機(jī)載重和起飛重量的百分比，而六旋翼農(nóng)用無人機(jī)能夠完成無人駕駛，在減少載荷的前提下一次性載重能夠達(dá)到100kg，屬于超輕型無人機(jī)，因此可以根據(jù)實(shí)際情況一次性作業(yè)可以多裝一些農(nóng)藥。
5、能源清潔、污染小
六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的能源來自蓄電池，電能作為一種清潔、無污染能源，尤其是作業(yè)時(shí)噪音小，不會影響周圍人們的正常生活。
6、航行時(shí)間可再續(xù)
由于六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的能量來源是蓄電池，所以設(shè)計(jì)中的蓄電池部件可以更換，因此在作業(yè)中，可以帶上備用蓄電池，以達(dá)到巡航時(shí)間的可再續(xù)性，便于長作業(yè)時(shí)間。
7、安全性能較好、便于檢查維護(hù)
六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡單，其中六個(gè)旋翼的堅(jiān)固性能以及支架的合理結(jié)構(gòu)，能夠保證升降過程的安全性能；尤其是在其靈活的超低空飛行性能下，無人機(jī)的平穩(wěn)降落、升起性能較好。六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的大部分零件都可以到市場上購置，而結(jié)構(gòu)也十分簡單，便于拆裝，利于對內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行檢查維修，同時(shí)損壞的物件也方便更換，不至于影響現(xiàn)場作業(yè)。
8、減輕勞動強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并易于推廣
基于當(dāng)前農(nóng)業(yè)勞動者的文明程度的提升，六旋翼農(nóng)用無人機(jī)十分適合當(dāng)代熱衷于電子設(shè)備的青年人，并減輕他們的勞動強(qiáng)度；同時(shí)，六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的造價(jià)比較低廉，適于農(nóng)業(yè)用戶的購置實(shí)用。
諸如以上綜合考慮，六旋翼農(nóng)用無人機(jī)作為一種創(chuàng)新型農(nóng)用設(shè)備十分適合當(dāng)代社會發(fā)展現(xiàn)狀，便于推廣使用。同時(shí)隨著人民群眾各方面文化素質(zhì)的提高，綠色環(huán)保、低能耗、高效益等理念深入人心，農(nóng)用無人機(jī)的多功能技術(shù)也倍受廣大農(nóng)田工作者和行業(yè)內(nèi)外人士的關(guān)注與研究，本次六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的設(shè)計(jì)僅僅作為一個(gè)參考，希望能夠得到大家的認(rèn)可。
二、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的機(jī)體與噴施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)整體基本構(gòu)造設(shè)計(jì)
六旋翼農(nóng)用無人機(jī)主要有三個(gè)部分構(gòu)成，即為：機(jī)體部分、控制部分、動力部分。三個(gè)部分的功能各不相同,相互作用。機(jī)體部分指的是機(jī)身骨架,它為其他部分提供固定安裝和機(jī)械連接；動力部分指的是電池、電動機(jī)、液泵、機(jī)翼等部分,它為控制部分提供電力,并進(jìn)行作業(yè)；控制部分指的是無人機(jī)的控制系統(tǒng),它為運(yùn)動部分提供精密準(zhǔn)確的控制指令。
其中，六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的整體設(shè)計(jì)如下圖：
該六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的六個(gè)螺旋槳位于同一個(gè)平面上，通過六根長度不等的軸相連接在機(jī)架固定板上。這樣做的好處，主要是保證了機(jī)架上半部分（除去藥箱、活塞泵等下部部件）的重心位于中心的前提下，能夠承擔(dān)更大的負(fù)載。重心位于中心的位置將在以下內(nèi)容重點(diǎn)講述。
機(jī)體上半部分包括有螺旋槳、六個(gè)軸、上下固定板、GPS、電池、PCB電路板、電子陀螺儀、六個(gè)電機(jī)、攝像設(shè)備等重要部件及零件，主要完成動力、信息傳輸、控制、航拍等任務(wù)。
機(jī)體下半部分包括有藥箱、活塞泵、藥桿及噴頭、底座、支撐架等重要部件，主要完成噴藥任務(wù)。
2、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)噴施設(shè)備的基本構(gòu)造設(shè)計(jì)與工作原理
六旋翼農(nóng)用無人機(jī)噴施結(jié)構(gòu)如下圖（簡圖），是由藥箱、活塞泵、傳感器、噴射部件和電子操縱控制裝置等組成。
1、藥箱；
2、 活塞泵；
3、 調(diào)壓設(shè)備；
4、 電源；
5、 噴藥桿；
6、 噴頭。
藥箱：用來盛裝藥液的箱體。箱體是一個(gè)圓柱筒，上端靠邊緣處設(shè)計(jì)了加液口（內(nèi)置過濾網(wǎng)、帶有小孔的蓋子等），下端安裝有壓力傳感器和泄液出端，并在上中下部位安有密度傳感器。當(dāng)液泵工作時(shí)，箱體的藥液便可以通過進(jìn)液管源源不斷進(jìn)入液泵中，同時(shí)，壓力傳感器就將箱體內(nèi)藥液產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)傳輸給接收端，便于辨知箱體內(nèi)藥液的剩余量。
活塞泵：用來提供一定壓力和流量的液體到噴灑部件中去。它用卡箍固定在藥箱頂部，通過電動驅(qū)動液泵工作。工作時(shí)，通過電子操縱控制裝置操縱活門做動筒運(yùn)動，使出液活門打開或關(guān)閉，控制液泵出來的藥液通過出液管送到噴灑部件。
調(diào)壓設(shè)備：也即調(diào)壓控制裝置，是通過電子設(shè)備操控出液壓力。
相關(guān)的噴量計(jì)算公式：
用Q表示噴灑量，單位為m3/公頃，主要取決于每個(gè)噴頭的噴量、噴頭的數(shù)量、噴幅和飛行速度。即為：
Q =
式中 Q為所需噴量；
N為噴頭數(shù)；
q為噴頭排量（m3/s）；
B為噴副（m）；
為飛行速度（m/s）。
檢查噴灑量時(shí)，可以把定量的藥液放入藥箱中，然后以合適的壓力定時(shí)把它噴出，根據(jù)排出箱中的藥液量能夠確定噴灑量。
3、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的自平衡原理
在六旋翼農(nóng)用無人飛行機(jī)中，雖然其六軸不一樣長，但是仍然位于同一圓上，而且其重心仍在中間位置。除此之外，有2個(gè)軸上的螺旋槳為主旋翼,2個(gè)主旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反；外側(cè)4個(gè)為副旋翼,相鄰2個(gè)旋翼旋轉(zhuǎn)方向兩兩相反,2個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),2個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。其整機(jī)升力主要由2個(gè)共軸旋翼提供,飛行器的姿態(tài)調(diào)整由4個(gè)副旋翼控制。六旋翼飛行器可以通過調(diào)節(jié)各電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變牽引力的大小,實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)與航向的控制，并具自平衡性。
當(dāng)所有旋翼產(chǎn)生的升力等于無人機(jī)自身的重力時(shí)，飛行器保持懸停狀態(tài)。無人機(jī)的升降運(yùn)動有2個(gè)主共軸旋翼決定。當(dāng)2個(gè)共軸主旋翼旋的轉(zhuǎn)速共同減小,所有旋翼產(chǎn)生的升力小于飛行器自身的重力時(shí),飛行器下降。當(dāng)2個(gè)共軸主旋翼旋的轉(zhuǎn)速共同增大,所有旋翼產(chǎn)生的升力大于飛行器自身的重力時(shí),飛行器升高。
無人機(jī)要偏轉(zhuǎn)航向,需要所有旋翼產(chǎn)生的反扭矩不平衡。六旋翼無人機(jī)的偏航由2個(gè)共軸主旋翼決定。2個(gè)共軸主旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反，平衡所有旋翼產(chǎn)生的反扭矩。當(dāng)2個(gè)共軸主旋翼平衡了所有旋翼產(chǎn)生的反扭矩時(shí),無人機(jī)無偏航。當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速降低,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速增大,且2個(gè)共軸主旋翼所產(chǎn)生的升力之和保持不變時(shí),無人機(jī)順時(shí)針偏航。當(dāng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速降低,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速增大,且2個(gè)共軸主旋翼所產(chǎn)生的升力之和保持不變時(shí),無人機(jī)逆時(shí)針偏航。
無人機(jī)水平移動由4個(gè)副旋翼決定。由于所有旋翼無法產(chǎn)生水平方向上的牽引力,所以飛行器需要產(chǎn)生傾斜,由升力在水平方向上的分力推動飛行器水平移動。當(dāng)一側(cè)的2個(gè)副旋翼轉(zhuǎn)速增大,產(chǎn)生的升力增大,而另一側(cè)的2個(gè)副旋翼轉(zhuǎn)速降低,產(chǎn)生的升力降低時(shí),無人機(jī)的姿態(tài)產(chǎn)生傾斜,無人機(jī)朝姿態(tài)降低的一側(cè)水平移動。當(dāng)轉(zhuǎn)速共同變化發(fā)生在前后兩側(cè),無人機(jī)產(chǎn)生姿態(tài)發(fā)生俯仰,并產(chǎn)生前后運(yùn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)速共同變化發(fā)生在左右兩側(cè),無人機(jī)產(chǎn)生姿態(tài)發(fā)生翻滾,并產(chǎn)生左右運(yùn)動。由于無人機(jī)任意一個(gè)側(cè)面的兩個(gè)副旋翼的旋轉(zhuǎn)方向都是相反的。因此,同側(cè)副旋翼轉(zhuǎn)速共同增大和降低,不會引起反扭矩的平衡。
綜上所述,六旋翼無人機(jī)實(shí)現(xiàn)了空間6個(gè)自由度(分別沿3個(gè)坐標(biāo)軸作平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動)的運(yùn)動。在實(shí)際使用情況下,有用的主要運(yùn)動為沿3個(gè)坐標(biāo)軸作平移運(yùn)動和繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，俯仰運(yùn)動和翻滾運(yùn)動為水平運(yùn)動的誘導(dǎo)運(yùn)動。
三、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的動力系統(tǒng)與工作原理
農(nóng)用無人飛機(jī)的動力大致可分為燃油動力、電動和其它三類。其它主要有噴氣發(fā)動機(jī)、渦輪發(fā)動機(jī)和火箭發(fā)動機(jī)等幾種；而燃油動力是指用汽油、煤油和甲醇等燃料發(fā)動機(jī)做動力；電動則是指以電池推動電動機(jī)做動力的動力系統(tǒng)。?
相比較而言，前兩類是傳統(tǒng)的動力系統(tǒng)，其發(fā)展幾近百年，而電動則是最近幾年才發(fā)展起來的，而且是由于手機(jī)廠家為增加待機(jī)時(shí)間和減輕手機(jī)重量，不斷推出容量大、體積小、重量輕的鋰電池為前提而推廣起來的。因此，基于蓄電池的基本特點(diǎn)優(yōu)勢和便捷的可再充電模式，鋰電池就是本次無人機(jī)設(shè)計(jì)所使用的動力來源，并給電機(jī)等部件工作提供能量。
動力系統(tǒng)基本組成
電動無人機(jī)的動力系統(tǒng)主要由四個(gè)部件組成：電池、電動機(jī)、電子調(diào)速器和螺旋槳等。
電池：現(xiàn)在可用做模型動力的電池種類很多，鎳氫(Ni-MH)、鎳錳(NiOH-MnO2)、鋰金屬(Li)、鋰聚合物（Li-Poly）等電池都行，其中以鎳氫電池和鋰聚合物電池以其優(yōu)異的性能和低廉的價(jià)格成為本次農(nóng)用無人機(jī)設(shè)計(jì)中的首選。?
表示電池性能的標(biāo)稱有很多，我們最關(guān)心的是電壓、容量和放電能力這三個(gè)。?
電池的電壓是用伏特（V）來表示的。標(biāo)稱電壓只是廠家按照國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)示的電壓，實(shí)際上使用時(shí)電池的電壓是不斷變化的。例如鋰電池的標(biāo)稱電壓是11.2V，充電后電壓可達(dá)12V，放電后的保護(hù)電壓就為11V。在實(shí)際使用過程中，電池的電壓會產(chǎn)生壓降，這是和電池所帶動的負(fù)載有關(guān)的，也就是說電池所帶的負(fù)載越大，電流越大，電池的電壓就越小，在去掉負(fù)載后電池的電壓還可恢復(fù)到一定值。?
電池的容量一般是用毫安時(shí)（MAH）來表示的。它的意思是電池以某個(gè)電流來放電能維持一小時(shí)，例如16000mAH就是這個(gè)電池能保持16000毫安（16安培）放電一小時(shí)。但是電池的放電并非是線性的，所以我們不能說這個(gè)電池在8000毫安時(shí)能維持2小時(shí)。不過電池在小電流時(shí)的放電時(shí)間總是大于大電流時(shí)的放電時(shí)間，所以我們可以近似的算出電池在其它電流情況下的放電時(shí)間。
一般來說，電池的體積越大，它儲存的電量就越多，這樣飛機(jī)的重量也會增加，所以選好合適的電池對飛行是很有好處的，其中蓄電池的電量是可以根據(jù)容量指數(shù)，依據(jù)W=U·I·T求出總電量。
電池的放電能力是以倍數(shù)（C）來表示的，它的意思是說按照電池的標(biāo)稱容量最大可達(dá)到多大的放電電流。例如一個(gè)16000mAH、15C的電池，最大放電電流可達(dá)16000×15=15000毫安（15*16）安培（A）。在實(shí)際使用中，電池的放電電流究竟是多少是與負(fù)載電阻有關(guān)的，根據(jù)歐姆定理我們知道，電壓等于電流乘電阻，所以電壓和電阻是定數(shù)時(shí)，電池的放電電流也是一定的。例如你使用11.1V、1000mAH、15C的電池，而你的電動機(jī)的電阻是1.5歐姆，那么在電池有12V電的情況下，忽略電調(diào)和線路的電阻不計(jì)，電流等于12÷1.5=8，結(jié)果是8安培（A）。?
在實(shí)際使用中電池的電壓和電流不一定與我們的需要相符，所以必須串聯(lián)和并聯(lián)來使用。串聯(lián)是指把幾個(gè)單節(jié)電池頭尾相接的連接起來，也就是說正極接負(fù)極、負(fù)極接正極的連接起來，其總電壓等于各節(jié)電池的總和，放電電流等于單節(jié)的放電電流，容量也等于單節(jié)的容量。并聯(lián)是指把幾節(jié)或幾組電池頭對頭、尾對尾的連接起來，也就是說正極接正極、負(fù)極接負(fù)極，并聯(lián)后的電壓等于單節(jié)電池或電池組的電壓，電流等于各電池組的總和，容量還是原來的容量?？傊姵卮?lián)后只是電壓增加，并聯(lián)后只是電流增加，而其它的則不變。
綜上所述，主要考慮到無人機(jī)載荷、體型大小和實(shí)際工作需要，通過搜索資源，我在市場上選用了一款蓄電池，品名為格氏ACE鋰電池，如右圖：
其中的性能指標(biāo)如下：
品名
格氏ACE 鋰電池
最小容量
16000mAh
放電倍率
15C
組合方式
6S1P/22.2V
尺寸
67*76*180mm
內(nèi)阻
13-17毫歐
重量
1860g
充電插頭
4針標(biāo)準(zhǔn)平衡充電插頭
放電插頭
T頭 或 JST頭
應(yīng)用范圍
大負(fù)載6軸、8軸航拍飛行器等；
需要注意的是，電池的串聯(lián)和并聯(lián)要求單節(jié)電池或電池組的性能一致，這是因?yàn)樵陔娐分腥绻袀€(gè)別電池的電壓過低，其它電池就會為它充電，那總電壓或總電流就會低于我們的要求，同時(shí)也會造成好電池的損壞，這也是為什么鋰電池要用平衡充電的原因。
另外，不管是鎳氫電池還是鋰電池都是可充電的電池，充電過程對電池的壽命有相當(dāng)大的影響。一般來說，電池的充電時(shí)間是和充電器的電流相關(guān)聯(lián)的。
所以，對于16000mAH的電池，充電電壓是它的額定電壓，充電器的電流是5000毫安，那么充電時(shí)間就等于16000÷5000=3.2兩小時(shí)。但這只是說從零電壓充起情況下的，屬于理想狀態(tài)，實(shí)際的充電時(shí)間還要看蓄電池的時(shí)間電量。但這不能說明使用大電流充電就能節(jié)約時(shí)間，實(shí)驗(yàn)證明，大電流充電會對電池的性能造成一定程度的破壞。因此，根據(jù)廠家要求，基于鋰電池優(yōu)越的性能，所選蓄電池一次性充電時(shí)間大概為3個(gè)小時(shí)。
驅(qū)動電動機(jī)與電子調(diào)速器：
目前，微型飛行器的動力裝置主要有：電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)帶動螺旋槳驅(qū)動、微型渦輪發(fā)動機(jī)驅(qū)動等。雖然內(nèi)燃機(jī)具有燃料效率高、輸出功率大等特點(diǎn)，但是它的調(diào)速不方便、啟動困難等缺點(diǎn)限制了它在微型飛行器上的應(yīng)用。微型渦輪發(fā)動機(jī)從理論上說是最理想的選擇，但是世界上對微型渦輪發(fā)動機(jī)的研究還不足以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平。而電動機(jī)雖然由于電池容量的限制、存在飛行時(shí)間短等特點(diǎn)，但是它具有極高的可靠性、低噪音和價(jià)格經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，使電動機(jī)在微型飛行器的動力裝置中使用最為普遍。
作為微型無人機(jī)關(guān)鍵部件之一，驅(qū)動電機(jī)自身的工作特性，帶上螺旋槳后整個(gè)動力裝置對微型無人機(jī)的操縱、巡航時(shí)間和飛行速度等方面都會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此要慎重對待電機(jī)的選擇。
1、驅(qū)動電機(jī)參數(shù)的確定以及巡航時(shí)間的計(jì)算
在確定微型無人機(jī)基本性能指標(biāo)后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求首選驅(qū)動電機(jī)基本參數(shù)，保證其能夠完成低空巡航。一方面要根據(jù)根據(jù)無人機(jī)飛行過程中對動力裝置的性能要求進(jìn)行分析；另一方面，由于工作任務(wù)的需要，在保證動力的前提下，必須確保電機(jī)穩(wěn)定的巡航工作時(shí)間。電機(jī)額定功率過大，則電機(jī)長期處于欠載狀態(tài)，降低了效率，同時(shí)也會增加全機(jī)起飛重量。相反額定功率選擇太小，電機(jī)長期在過載狀態(tài)下運(yùn)行，不僅縮短了使用壽命，而且最重要的是不能使電動機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，過分消耗無人機(jī)上蓄電池的電能，對延長巡航時(shí)間、增加飛行距離十分不利。
除此之外，農(nóng)用無人機(jī)的電機(jī)選擇將直接影響蓄電池所提供的有限電能來完成巡航任務(wù)的有效時(shí)間。
1.1 無人機(jī)電機(jī)的選擇
全機(jī)起飛質(zhì)量是電機(jī)參數(shù)計(jì)算的重要依據(jù)之一。六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的起飛總質(zhì)量由以下公式表示：
式中：表示無人機(jī)的起飛質(zhì)量；為無人機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量；為動力部分的質(zhì)量，包括電機(jī)、螺旋槳等不隨飛行發(fā)生變化的質(zhì)量；為蓄電池質(zhì)量，在飛行中也不會發(fā)生變化；為農(nóng)用工作部分的質(zhì)量，包括藥箱、噴灑藥液設(shè)備、液泵設(shè)備等；為航空電子、拍攝、傳感器等設(shè)備的質(zhì)量。
通過查詢資料，根據(jù)下表1可以看出，無人機(jī)在飛升狀態(tài)中需要的拉力（升力）越大，所需要的功率就越大，所以選擇提供的總升力越大，需要選擇的電動機(jī)總功率應(yīng)較大一些，并保證巡航時(shí)間最長。
為了與螺旋槳達(dá)到一定的配合，并按照實(shí)際設(shè)計(jì)要求，并基于傳統(tǒng)有刷直流電動機(jī)具有有刷換向設(shè)備、是以機(jī)械方式進(jìn)行換向，存在噪聲、火花及壽命短等缺點(diǎn)，微型無刷直流電動機(jī)作為了本次設(shè)計(jì)中最佳的機(jī)械動力設(shè)備選擇。
微型無刷直流電動機(jī)采用的是電子換向，其輸出功率和效率較高，同時(shí)噪音小、壽命較長并無其他明顯缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)所選定的無刷直流盤式電機(jī)型號為MT3515-15，如圖：
電機(jī)基本參數(shù)如下：
1.2 無人機(jī)的工作時(shí)間
在理論上，我們所選蓄電池提供的電壓為U=22.2V，電流I為（16*15）A，可持續(xù)供電時(shí)間T為1h，則蓄電池可以提供的電能為：
=U*I*T
假設(shè)忽略電路上損耗的部分電能，蓄電池將電能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能時(shí)，電機(jī)的工作時(shí)間t可以根據(jù)公式：
==P·t 求出
t0.99h
據(jù)資料顯示，目前國內(nèi)的農(nóng)用無人機(jī)駕駛時(shí)間大概為1.5小時(shí)左右，顯然，此無人機(jī)在蓄電池供電情況下，一次性作業(yè)時(shí)間約1小時(shí)，基本符合設(shè)計(jì)需求，同時(shí)在實(shí)際作業(yè)中可根據(jù)具體情況更換能量更大的蓄電池。
1.3 螺旋槳的設(shè)計(jì)
螺旋槳葉片表面積相對越大，產(chǎn)生推力越大、效率越高。但相對較大的螺旋槳，飛機(jī)飛行起來會很耗電，因?yàn)槁菪龢a(chǎn)生的阻力會比較大。所以，選擇什么型號的螺旋槳必須根據(jù)電機(jī)KV值和蓄電池提供的電壓及容量進(jìn)行搭配，尤其是不能選用較高KV值的電機(jī)，主要是避免電機(jī)連同電調(diào)燒掉。
為達(dá)到有效較高的效率，螺旋槳與蓄電池、電機(jī)等三者之間應(yīng)有合理的搭配設(shè)置。其中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速（空載）是KV值*電壓，所以KV值越大，電機(jī)提供的扭力就越小，因此電機(jī)的KV值的大小與螺旋槳有密切的關(guān)系。電機(jī)與螺旋槳的理論配置，如下：
6S電池下：KV900-1000的電機(jī)配1060或1047槳，9寸槳即可；KV1200-1400配9050（9寸槳）至8、6槳；KV1600-1800左右的7至6寸槳；KV2200-2800左右的5寸槳；KV3000-3500左右的4530槳。
3S電池下：KV1300-1500左右用9050槳；KV1800左右用7060槳；KV2500-3000左右用5X3槳；KV3200-4000左右用4530槳。
綜合上述搭配原則，考慮到噴施設(shè)備、航拍設(shè)備工作情況，在本次設(shè)計(jì)中所采用的螺旋槳是通用比例的槳，精度較好，基本尺寸是根據(jù)電機(jī)、螺旋槳、蓄電池三者之間關(guān)系設(shè)計(jì)的，便于批量生產(chǎn)，產(chǎn)品如下圖：
選用的螺旋槳參數(shù)如下：
翼角
Α為9.25°
葉片數(shù)N
2個(gè)
直徑D
20*2.45cm
螺距P
0.245m
漿寬度C
0.044m
材質(zhì)
碳素纖維 Hexcel AS4C (3000 絲)
密度ρ
1780kg/m3
質(zhì)量m
297.93 克
1.4 螺旋升力的計(jì)算：
根據(jù)螺旋槳拉力計(jì)算公式：直徑（米)×螺距(米）×漿寬度（米）×轉(zhuǎn)速2（轉(zhuǎn)/秒）×1大氣壓力（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）×經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（0.25）=拉力（公斤）
一個(gè)螺旋槳的拉力=DPCV2x1x0.25
=0.49x0.245x0.044xVxVx1x0.25
=28.9kg
綜上動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該無人機(jī)能夠提供約150kg的拉力，足夠現(xiàn)場作業(yè)使用。
2、電調(diào)的使用
蓄電池的供電量取決于電機(jī)和液壓泵的轉(zhuǎn)速。曲軸轉(zhuǎn)速越大，耗電量自然就越大；反之，耗電量就減少。無人機(jī)的負(fù)載隨著噴施化學(xué)藥品變化較大，轉(zhuǎn)速也跟著變化。具體講就是：無人機(jī)的負(fù)載減少時(shí)，轉(zhuǎn)速會升高，轉(zhuǎn)速升高容易導(dǎo)致飛行飛行速度提升、耗電量增加，對化學(xué)藥品的噴施、農(nóng)田檢測都十分不利。同理，無人機(jī)的負(fù)載比較大時(shí)，轉(zhuǎn)速較低，也將導(dǎo)致一些列不利的變化。為改變這種不利因素，就要求一種根據(jù)負(fù)載變化自動調(diào)節(jié)供電量和轉(zhuǎn)速，使蓄電池與用電設(shè)備達(dá)到合理的配合，便于農(nóng)田作業(yè)。
因此，六旋翼農(nóng)用無人機(jī)要滿足實(shí)際使用要求，就必須安裝電調(diào)，它能根據(jù)無人機(jī)的負(fù)載等變化自動調(diào)節(jié)電機(jī)等用電設(shè)備的轉(zhuǎn)速，保證無人機(jī)的正常作業(yè)。
電調(diào)全稱電子調(diào)速器，英文electronic speed controller,簡稱ESC。然而，針對不同的電機(jī)，可分為有刷電調(diào)和無刷電調(diào)，它根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，如圖：
對于它們的連接，一般情況下是這樣的：
(1) 電調(diào)的輸入線與電池連接；
(2) 電調(diào)的輸出線（有刷兩根、無刷三根）與電機(jī)連接；
(3) 電調(diào)的信號線與接收機(jī)連接。
另外，電調(diào)一般有電源輸出功能，即在信號線的正負(fù)極之間，有5V左右的電壓輸出，通過信號線為接收機(jī)供電，接收機(jī)再為舵機(jī)等控制設(shè)備供電。
電調(diào)的輸出為三～四個(gè)舵機(jī)供電是沒問題的。因此，電動飛機(jī)，一般都不需要單獨(dú)為接收機(jī)供電，除非舵機(jī)很多或?qū)邮諜C(jī)電源有很高的要求。
3、PCB電子集合板、陀螺儀、攝像及遙控傳感器設(shè)備應(yīng)用
六軸多旋翼無人機(jī)的飛行原理是通過控制六個(gè)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速進(jìn)行的，基于市場上已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了多種PCB控制板，可以通過定制一款合適的PCB板集合各種需要的電子元件進(jìn)行無人飛機(jī)作業(yè)操控，所以本設(shè)計(jì)中重要參考了該功能的原理，隨后可能進(jìn)一步的研發(fā)會進(jìn)行該項(xiàng)目的開拓。PCB板的設(shè)計(jì)原理是在保證每一個(gè)螺旋槳的中心距相等下，在電路板上設(shè)計(jì)電路進(jìn)行電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制，以達(dá)到對無人機(jī)的控制。
當(dāng)對角兩個(gè)軸產(chǎn)生的升力相同時(shí)能夠保證力矩的平衡,一個(gè)六軸飛行器有六個(gè)電機(jī)呈*形排列,驅(qū)動六片槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力；六個(gè)電機(jī)軸距幾何中方向傾轉(zhuǎn)；而六個(gè)電機(jī)三個(gè)正轉(zhuǎn),三個(gè)反轉(zhuǎn)的方式使得繞豎直軸方向旋轉(zhuǎn)的反扭矩平衡，保證了六軸航向的穩(wěn)定。六軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向如下圖：
此飛行控制板規(guī)定六軸電機(jī)的排布方式如圖所示:前(3,5號)、后(4,6號)、右(1號)、左(2號)；3,1,6號電機(jī)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),5,4,2號電機(jī)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
六個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速做相應(yīng)的變化即可實(shí)現(xiàn)六軸受力調(diào)整，進(jìn)行橫向、縱向、豎直方向和偏航方向上的運(yùn)動。當(dāng)無人機(jī)需要向前方運(yùn)動時(shí),6、4號電機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變,3、5號電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，6、4號電機(jī)轉(zhuǎn)速就會上升,此時(shí)6、4號電機(jī)產(chǎn)生的升力大于3、5號電機(jī)的升力,六軸就會沿幾何中心向前傾轉(zhuǎn),從而使無人機(jī)向前方運(yùn)動。通過類似的原理，進(jìn)過PCB板上安裝的電子信號的傳輸設(shè)備及相關(guān)電子設(shè)備，工作人員可以遠(yuǎn)程進(jìn)行控制無人機(jī)的運(yùn)動。
無人機(jī)上的每一個(gè)功能都有相應(yīng)的模塊，如氣壓高度計(jì)、GPS模塊等，具有5個(gè)不同的OSD疊加界面，配件從低端到高端提供多種選擇，可根據(jù)自己的需要組成不同的組合，以達(dá)到不同的功能，相應(yīng)的功能是非常之強(qiáng)大的。另外，飛控的固件是可升級的，便于進(jìn)一步推進(jìn)無人機(jī)的人性化、平民化及適應(yīng)性。
對于需要實(shí)時(shí)控制的航模飛機(jī)來說，除了直接接收到信號，靠任何之外的無線電特性提高距離的方式都是不可靠的，盡管長波中波繞射能力極強(qiáng)，依然受空間環(huán)境制約，很不穩(wěn)定。因此，需要在遙控信號傳輸中添加“天線”。
全向天線:無線電專業(yè)里常叫鞭狀天線。它就象一個(gè)燈管，它的發(fā)射泛圍，垂直放置時(shí)，是在水平方向上向周圍散射，在360度泛圍內(nèi)都有均勻的場強(qiáng)分布，是我們比較常用的一種形式。水平放置時(shí)，假如天線是東西方向放置，場強(qiáng)分布是包括天空在內(nèi)的南北方向，以及天線到地面的南北方向空間泛圍內(nèi)分布。因此垂直天線，主要針對水平方向的目標(biāo)，水平天線主要針對垂直高度上的目標(biāo)，和窄范圍內(nèi)的水平目標(biāo)。
上圖為無人機(jī)上設(shè)置的電子元件，基本參數(shù)如下：
遙控飛機(jī)陀螺儀的原理就是一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，用它來保持方向，制造出來的儀器就叫陀螺儀。例如，騎自行車其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量。遙控飛機(jī)陀螺儀在工作時(shí)要給它一個(gè)力，使它快速旋轉(zhuǎn)起來，一般能達(dá)到每分鐘幾十萬轉(zhuǎn)，可以工作很長時(shí)間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。在本次六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的設(shè)計(jì)中，陀螺儀采用了P1-GYRO型號的飛控設(shè)備來代替，主要是配備一些傳感設(shè)備通過自動控制電機(jī)等動力系統(tǒng)，同樣能達(dá)到上述功能，使無人機(jī)保證順利的航行，產(chǎn)品如下圖：
P1-GYRO產(chǎn)品介紹
體積：26*39MM；重量：6克左右；工作電壓：3.5-6V.
P1-GYRO產(chǎn)品介紹在六軸增穩(wěn)的基礎(chǔ)上，增加飛控開關(guān)控制模式和六軸鎖定（AVCS）模式，該模式采用了角度向量控制算法，對飛機(jī)圍繞六個(gè)運(yùn)動軸的角度偏移進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和修正，使飛機(jī)具備始終保持上一時(shí)刻姿態(tài)的能力和趨勢，所以稱之為鎖定，鎖定與普通增穩(wěn)模式相比，鎖定模式不僅可以大大提升飛行穩(wěn)定性，甚至可以在無人為操控（脫控）的情況下，實(shí)現(xiàn)自主吊機(jī)、側(cè)飛等高難度動作。P1-GYRO產(chǎn)品可以通過一個(gè)3段式開關(guān)在普通增穩(wěn)、六軸鎖定（AVCS）和陀螺儀關(guān)閉3種飛行模式之間進(jìn)行隨時(shí)切換，體驗(yàn)完全不一樣的飛行樂趣。
P1-GYRO飛控對飛機(jī)的電動機(jī)翼伸展大小無限制，屬于通用型飛行控制器，可以提升飛機(jī)飛行性能和飛機(jī)可控性，抵消各種影響飛機(jī)姿態(tài)的外部因素。例如，容易失速的飛機(jī)，或者本來外形設(shè)計(jì)就不好飛的飛機(jī)，還有風(fēng)和氣流等等，飛控都能自動抵消這些負(fù)面因素。
初次使用請按照說明書安裝和調(diào)試：感度調(diào)試建議初次飛行先把感到關(guān)到最小，按每次加大5分鐘的量程來進(jìn)行試飛調(diào)整，飛控板上出廠設(shè)置時(shí)50%的位置，請不要把出廠設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)，請根據(jù)你的飛機(jī)和動力配置調(diào)整適合的感度。
除了上述中定制的PCB電子集合板、遙控、電調(diào)等設(shè)備外，在無人機(jī)上還有安裝攝像設(shè)的設(shè)計(jì)，主要選用了型號體積偏小、重量較輕的電子攝像設(shè)備，攝像前端為單攝像頭（電子眼），如下圖：
5.8g 無線貓眼攝像機(jī)和5寸顯示屏 (90度,動態(tài)監(jiān)測,100米無干擾)
TE968H是我司研發(fā)的新一代便攜式無線迷你DVR錄像系統(tǒng)。5英寸超大高清顯示屏，可接收和錄制無線和有線攝像機(jī)AV信號，并具備拍照、移動偵測錄像、自動覆蓋功能。無論是安全防范，還是掌握證據(jù)，此款便攜式無線迷你DVR都是最佳之選，可廣泛用于農(nóng)田監(jiān)控。
一、主要特性：
1、無干擾5.8G頻率；黃銅的外殼，高貴耐用；
2、和原光學(xué)貓眼一樣的外觀，更換之后外觀保持原樣；
3、0.008LUX超低照度，在微光下看清訪客；
4、90°寬視角；
5、13.8mm超小尺寸直徑，使用方便，不用鉆洞，直接安裝；
6、低功耗，保證長時(shí)間的工作壽命；
7、操作方便、無需穿孔引線，無線監(jiān)視器或DVR在客廳或房間進(jìn)行監(jiān)控,方便快捷。
8、打開無線監(jiān)視器或DVR，調(diào)到與貓眼攝像機(jī)相同的頻道即可進(jìn)行監(jiān)控。
二、 產(chǎn)品規(guī)格
工作頻率
5．8G帶內(nèi)1
CH1:5865MHz; CH2: 5845MHz; CH3: 5825MHz; CH4: 5805MHz.
工作頻道24選1
CH5:5785MHz; CH6: 5765MHz; CH7: 5745MHz; CH8: 5725MHz
5．8G帶外
CH9:5705MHz;CH10:5685MHz;CH11: 5665MHz; CH12: 5645MHz.
CH13:5885MHz; CH14:5905MHz;CH15:5925MHz;CH16: 5945MHz
5．8G帶內(nèi)2
CH17:5733MHz;CH18:5752MHz;CH19:5771MHz;CH20: 5790MHz.
CH21:5809MHz;CH22:5828MHz;CH23:5847MHz; CH24: 5866MHz
天線
外置天線
RF輸出功率
25mW
傳輸距離
100米
像素
NTSC：720（H）×480（V）
PAL：720（H）×576（V）
水平清晰度
480TV Lines
最低照度
0.008Lux/F1.2
鏡頭 & 視角
0.5mm F1.2 / 90 °
門孔尺寸(L x D)
38-60mm X 14mm
凈重（克）
20克
電流
230mA
電壓
DC 4V
環(huán)境溫度
- 20°C ~ + 50°C ，相對濕度85﹪
配件：使用說明書X 1本、立體聲耳機(jī)X1副、USB線X 1根、電源適配器X 1個(gè)
在本設(shè)計(jì)中，用到的傳感器有：動力傳感器、風(fēng)力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器等。
四、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的保養(yǎng)與保管
六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的保養(yǎng)與保管主要在于電子元件的保管、機(jī)架的除塵以及各連接處的緊固情況。
1、確保每次使用完之后，徹底清除機(jī)架上殘留的藥液、灰塵，最好進(jìn)行干燥處理。
2、每次使用完要及時(shí)限量充電，避免電子元件老化。
3、使用前要確保電池電量充足，避免作業(yè)中途出現(xiàn)異常。
4、對機(jī)架、藥箱、固定架等零部件進(jìn)行涂漆，避免腐蝕。
5、對零動部件如螺旋槳、活塞泵等幾十進(jìn)行潤滑處理。
6、機(jī)具的入庫。一次作業(yè)結(jié)束后，在確保之前處理的前提下，將機(jī)具入庫，最好放置在室內(nèi)，并墊木塊或遮蓋物。如果有條件，最好要有專人負(fù)責(zé)，定期檢查。
7、六旋翼農(nóng)用無人機(jī)的設(shè)計(jì)制造要求較多，在保養(yǎng)和保管中，要結(jié)合制作過程和最后的成品條件進(jìn)行妥善養(yǎng)護(hù)。
參考文獻(xiàn)
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致 謝
首先，要特別感謝我的導(dǎo)師劉木華教授對我的指導(dǎo)，重要的是劉院長兼任工學(xué)院院長一職，并有自己的科研團(tuán)隊(duì)，劉院長并沒有因?yàn)樽约汗ぷ鞣泵Χ雎詫ξ业闹笇?dǎo)。在劉院長老師身上，時(shí)刻體現(xiàn)著教育工作者和科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的精神，他勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念，不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，讓我受益匪淺，不僅端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，更端正了我的人生態(tài)度。
另外，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
最后，還要感謝班上的其他同學(xué)尤其是我的室友，他們在尋找資料，解答疑惑等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
做畢業(yè)設(shè)計(jì)是再一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，同樣也意味著新的生活的開始。
希望大家在將來的生活中繼續(xù)追逐最初的夢想，永不放棄。