一种可变形的四旋翼无人越洋飞行技术

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新加坡国立大学和香港中文大学的研究人员合作,设计出可变形四旋翼无人跨域航行器,通过调整各推进器角度,实现在空中和水下跨域航行。

 

随着无人机和无人潜水器的发展越来越成熟,具有空中水下导航能力的跨域飞行器成为人们关注的焦点。水的密度几乎是空气体的1000倍,因此在设计中同时考虑水动力和空气动力性能是相当具有挑战性的。通过对多旋翼无人机螺旋桨布局和动力学模型以及无人潜航器in 空螺旋桨布局和动力学模型的系统分析,设计了一种具有自适应变形能力的四旋翼无人空中潜两用飞行器。该机配备单推进系统,采用全新对称连杆结构,可调节螺旋桨角度,并在空和水下导航模式之间切换。研究团队已经完成了原型开发,并进行了一系列测试,以验证设计方案的有效性。

 

这种无人跨域飞行器结构设计简单,易于工程制造,可用于未来自然灾害后的跨域调查和搜救。

可变形的结构。
1.加州大学伯克利分校高性能机器人实验室。
通过使用被动旋转铰链,无人机无需额外驾驶员即可实现空中快速变形。四翼臂和中心体之间的刚性连接由弹簧铰链代替,这使得四翼臂的臂在螺旋桨产生小推力时可以向下折叠,从而将无人机的最大尺寸缩小约50%。在飞行过程中减小飞机尺寸的能力使其能够跨越传统的未变形四旋翼飞机无法通过的间隙。它可以使用现有的四旋翼飞行器飞行控制和轨迹生成算法,只要它满足对控制输入的一些附加约束。

被动变形UCB四旋翼飞行器的设计与控制


2.英特尔可穿戴设备-四旋翼飞机。
2014年1月,英特尔在拉斯维加斯消费电子展上宣布将举办可穿戴设备挑战赛(官方名称为英特尔让它成为可穿戴挑战)。在这场比赛中,获胜者是一个可穿戴的四转子产品,这是谢妮(女水妖)。如下图所示,谢妮被认为是世界上第一款可穿戴无人机,它的研究员是斯坦福大学的研究员。谢妮是极限运动相机和四旋翼飞机的结合体。可以折叠成腕带戴在手腕上。展开后可以变成四旋翼飞机,可以实现拍照和录像功能。它被称为“可以进行航空摄影的自拍神器”。为了实现可穿戴性,谢妮对四旋翼飞行器的框架做了一些改变。四旋翼飞行器的框架一般设计为直线型,而谢妮设计为弧形,其四个框架不是中心对称的,因此其动力学模型会发生变化。采用小容量锂电池供电,结构简单,飞控板、支架、电机和桨叶组成四旋翼飞行器。

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