六旋翼农用无人机的设计

摘要

本次设计主题为“六旋翼农用无人机模型设计”，结合我国当前农业机械化发展现状，通过对命题的分析得到了更加清晰开阔的设计思路，设计作品具有系统性、实用性和创新性。

针对多旋翼农用无人机，本文确定了“六旋翼农用喷药、航拍功能无人机”的设计说明书，介绍了无人机的设计过程，主要通过概念性论述，经过对无人机结构研究、分析的整体把握，以结构、动力、控制三部分进行设计，并结合实际通过对多旋翼农用无人机设想进行结构改进、设计优化以提高设计的应用性，这种方法对类似产品的设计制造同样具有借鉴作用。

设计方案包括无人机整体机架、喷药机构等，并给出了CAD设计图、整体装配图PRO/E等内容，确保无人机结构简单、适用灵活、便于普及、成本低廉等。

关键词：六旋翼农用无人机模型;CAD;PRO/E

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

目录

摘要

Abstract ............................................................................................................................................ II 一、绪论 (1)

多旋翼农用无人机的发展简史 (1)

多旋翼农用无人机的发展现状与展望 (2)

二、六旋翼农用无人机的机体与喷施结构设计 (4)

1、六旋翼农用无人机整体基本构造设计 (4)

2、六旋翼农用无人机喷施设备的基本构造设计与工作原理 (5)

3、六旋翼农用无人机的自平衡原理 (5)

三、六旋翼农用无人机的动力系统与工作原理 (7)

动力系统基本组成 (7)

驱动电动机与电子调速器： (8)

1、驱动电机参数的确定以及巡航时间的计算 (9)

1.1 无人机电机的选择 (9)

1.2 无人机的工作时间 (10)

1.3 螺旋桨的设计 (11)

1.4 螺旋升力的计算： (12)

2、电调的使用 (12)

3、PCB电子集合板、陀螺仪、摄像及遥控传感器设备应用 (13)

四、六旋翼农用无人机的保养与保管 (18)

参考文献 (19)

致谢 (20)

一、绪论

随着社会生产力的进一步提高，农用航空飞机，是利用微型飞机和喷施设备进行农业作业的机械，它除了用来喷洒农药和化学除草剂、作物激素及脱叶剂等药液外，还可以进行观察农情等作业。

而多旋翼农用无人机，作为一种有动力、可控制、能携带完成农用任务的设备，近几年已倍受农业科技人员的青睐。它没有驾驶舱，但安装了自驾仪、航拍摄像、飞行姿态控制等设备，以辅助无人机水平移动、垂直起降等方式运动，通过超低空飞行完成农用任务和降落，便于多次作业。

多旋翼农用无人机的发展简史

多旋翼农用无人机是飞机的一种，其发展历史可以追溯到1903年，世界上第一架飞机的发明创造为其发展奠定基础。而此后数十年间，该飞行设备分别在德国、美国、苏联等国的植保农业中广泛推广使用，截止1978年，全世界拥有航空植保飞机25000余架，近几年以每年递增约2000架的幅度上升。同时，各国的农用飞机有60余种，其中定翼型飞机40多种、旋翼型（直升）飞机20多种，有数据显示世界上主要国家植保飞机数量和作业面积，如下（其中，1ha等于1公顷）：

表1 世界上主要国家植保飞机数量和作业面积（1990年统计）

主要国家飞机数

量（架）作业面积

（kha）

主要国家飞机数量

（架）

作业面积

（kha）

苏联8，000 81，000 古巴184 5,152 美国6，100 42,100 秘鲁174 1,000 加拿大666 2,130 日本158 1,622 墨西哥450 3,000 危地马拉157 3,432 阿根廷450 5,000 萨尔瓦多136 1,395 澳大利亚260 6,170 德国100 1,840 新西兰213 3,320 南斯拉夫92 1,200

哥伦比亚208 5,229 世界上62

个国家共有18,800 506,667

尼加拉瓜190 3,834

随着专用航空植保飞机的先后设计和制造，作为技术较为成熟的农用无人机也相继出现，并迅速发展起来了。如美国的“农猫式”航空植保飞机等，而1960年荷兰就成立了国际航空植保中心，进一步扩大了农用植保飞机的规模。截止到上世纪80年代，世界上拥有航空植保飞机数量超过100架的国家就有近20个。

1953年，我国民航部门专门成立了专业航空植保机械业务，并在1957年成功制造第一架-5型航空植保飞机。我国航空农用机械事业是在北方平原地带开展起来的，主要对小麦、棉花、水稻等作物进行航空植保。

随着社会主义建设事业的辉煌成就，农牧经济也得到了较快的发展，尤其是改革开放以来我国各项技术的突破性发展，关系到国计民生的农牧经济对航空植保的需要愈来愈迫切。近几年，我国自行设计制造的蜜蜂2号、3号和蜻蜓5号等超轻型飞机相继试飞成功并投入生产。根据近几年的实际生产状况，航空植保在农、林、牧各业中得到了广泛的推广使用，不但能够及时、准确、高质量完成植保作业任务，而且在一定程度上可以大幅度提高劳动生产率，降低生产成本，