六旋翼农用无人机的设计
无人机六旋翼设计
摘要六旋翼无人机是一种具有可垂直起降能力的小型无人飞行器，它通过上下共轴放置的三组共六个电机提供升力，通过改变旋翼转速来调整姿态，通过调整姿态进一步实现位置控制，具有悬停性能优异、移动灵活、机械结构紧凑、零部件可靠性高等优点。
论文首先对六旋翼无人飞行器的调姿原理进行了介绍，分析了其飞行姿态的调整方式。
并建立了六旋翼无人机的数学模型，根据实际情况对其数学模型进行了必要的简化。
接着，论文完成了对于六旋翼无人机控制系统硬件平台的组建，组建了高精度的传感器系统，并完成了飞行控制器硬件的设计与实现，完成了硬件调试工作以及驱动的编写工作。
然后，论文建立了六旋翼无人机的完整控制系统，其中包含位置控制部分、高度控制部分以及姿态控制部分，建立了一套完整的对姿态传感器进行机械防震与数字滤波的方法；提出了一种新颖的气压计、超声波传感器和加速度计的融合方法，通过实验验证了滤波效果；提出了一种优化的拉力分配方法使得控制系统的可靠性得到增强。
接着，论文设计实现了飞行控制软件的主要功能，从技术层面上对于实时性与可靠性进行了大幅的提升。
最后，论文通过悬停试验验证了姿态控制器的控制精度；通过抗干扰能力试验验证了姿态控制器的稳定性；通过信号跟踪试验验证了姿态控制器的跟踪性能；通过高度控制实验验证了高度控制器的控制性能；通过视频跟踪实验验证了六旋翼无人机整体控制架构的合理性与有效性。
关键词：六旋翼无人机；PID；多环路控制；数据融合VI哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）AbstractHex-rotor is one kind of small unmanned aerial vehicles (SUAV) which have theability of vertical take-off and landing (VTOL）. It gets thrust by controlling six rotorswith propellers which are divided into 3 groups of coax ial rotors. Its attitude is controlledby regulating the spinning speed of the rotors which in turn makes its positioncontrollable .The hex-rotor has multiple advantages such as the ability of vertical take-off and landing, good mobility and high reliability. Therefore, thehex-rotor has broadapplication prospects and enormous value of research.Firstly, the flying principle was divided into four main modes of motion and analyzedseparately. The dynamic model of the hex-rotor SUAV was deduced with some necessarysimplifications.Then, the control system hardware was built using high-precision sensors.The workof debugging the hardware and programming th e drivers was also done.In the following, the main control scheme was proposed which composed of threemain controllers: position controller, height controller and attitude controller. A completesolution to reduce the noise in the g yroscope and accelerometer caused by vibration wasproposed including mechanical anti-vibration method and a digital filter called alpha-betafilter. A new method of fusing the data f rom ultrasonic sensor, barometer andaccelerometer was prop osed in the paper. Experiment was conducted to prove theeffectiveness of the fusion method. An optimized thrust distribution method was alsointroduced to maintain the robustness of the system. Some technology was alsointroduced to keep the real-time performance and reliability of the control software.Finally, some flight experiments were introduced to prove theperformance of thecontroller: hovering test for the controller accuracy,anti-interference for controllerstability, signal-tracking experiment for controller tracking capability and vision-basedtarget tracking for the overall system performance.Keywords: Hex-rotor, PID, Multi-loop, Data-fusion哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）目录摘要 (VI)Abstract (VII)第1章绪论 (1)1.1 论文研究的目的与意义 ...................................................................... .. (1)1.2 国内外研究现状 ...................................................................... .. (2)1.2.1 四旋翼无人机的研究现状 .................................................................... (3)1.2.2 六旋翼无人机的研究现状 .................................................................... (4)1.2.3 六旋翼控制理论研究现状 .................................................................... (6)1.3 本文主要研究内容 ...................................................................... . (6)第2章六旋翼无人机数学模型的建立 (8)2.1 六旋翼无人机飞行机理分析 ...................................................................... (8)2.1.1 坐标系定义 .................................................................... (8)2.1.2 四种基本运动 .................................................................... (9)2.2 六旋翼无人机机体结构设计 ...................................................................... . (10)2.2.1 机架选型 .................................................................... (10)2.2.2 动力系统设计 .................................................................... (11)2.3 运动方程的推导 ...................................................................... (11)2.4 本章小结 ...................................................................... (16)第3章六旋翼无人机硬件设计 (17)3.1 总体方案 ...................................................................... (17)3.1.1 无线通讯链路 .................................................................... .. (17)3.1.2 传感器系统 .................................................................... (18)3.1.3 执行器与数据保存 .................................................................... (18)3.2 传感器系统 ...................................................................... .. (19)3.2.1 姿态传感器 .................................................................... (19)3.2.2 高度传感器 .................................................................... (19)3.2.3 位置传感器 .................................................................... (20)3.3 飞行控制硬件设计 ...................................................................... .. (20)3.3.1 主控制器选型 .................................................................... .. (20)3.3.2 电源、通讯接口设计 .................................................................... .. (21)3.3.3 数据存储设计 .................................................................... .. (21)VIII3.4 第 4 章4.1 4.2 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）本章小结 (22)六旋翼无人机控制算法设计.................................. 23 总体控制结构 ................................................................. (23)姿态控制 ................................................................. (24)4.2.1 4.2.2 4.2.3 姿态传感器的减震与滤波 (24)姿态控制器结构 ............................................................. (28)转速分配策略 ............................................................. (28)4.3 高度控制 ................................................................. (31)4.3.1 4.3.2 4.3.3 超声传感器的滤波 (31)高度传感器与加速度计的融合算法 (34)高度控制器结构 ............................................................. (37)4.4 4.5 第 5 章5.1 位置控制 (37)本章小结 ................................................................. (38)六旋翼无人机飞控软件设计与飞行试验........................ 39 飞控软件设计 ................................................................. (39)5.1.1 5.1.2 5.1.3 飞控软件功能设计 (39)飞控软件总体架构 ............................................................. (40)实时性与可靠性设计 ............................................................. (40)5.2 飞行试验 ................................................................. (41)5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 悬停测试 (42)抗干扰能力测试 (43)信号跟踪实验 ............................................................. (43)高度控制实验 ............................................................. (44)视觉跟踪实验 ............................................................. (45)5.3 本章小结 ................................................................. (45)结 论.......................................................... 47 参考文献.......................................................... 48 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）原创性声明 ....................... 51 致 谢.......................................................... 52 附 录 (53)IX第1章 绪 论1.1 论文研究的目的与意义近年来，在民用领域，无人机技术在救灾、航拍、农业、侦查等各个领域内取 得了广泛的关注与研究。
浅析六旋翼农药喷洒无人机的结构设计
浅析六旋翼农药喷洒无人机的结构设计作者：张恩奋来源：《中国科技博览》2018年第34期[摘要]针对农药喷洒问题，本文设计了一种六旋翼农药喷洒无人机，结合六旋翼农药喷洒无人机构造与原理，对无人机的结构设计问题展开了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。
[关键词]六旋翼无人机；农药喷洒；结构设计中图分类号：U571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0274-01引言：在传统农业生产中，农药喷洒主要采用地面人工喷洒方式，不仅造成农药利用率较低，也容易给人员健康带来威胁。
而采用无人机进行农药喷洒，可以实现高空定点喷洒作业，满足现代农业发展需求。
在这类无人机中，六旋翼无人机拥有飞行灵活、成本低等优势。
因此，还应加强六旋翼农药喷洒无人机的结构设计研究，从而更好的进行农用无人机的推广。
1 六旋翼农药喷洒无人机构造与原理从构造上来看，六旋翼农药喷洒无人机由机体部分、控制部分与动力部分构成，各部分的功能不同，彼此间存在相互作用。
机体部分为机身骨架，可以实现对其他部分的固定和机械连接。
动力部分能够提供电力，包含电动机、电磁等结构，同时也能执行控制命令。
控制部分能够实现对无人机作业的控制，能够为运动部分提供精密的控制指令[1]。
六旋翼无人机包含六个位于同一平面的螺旋桨，各自利用长度不等的轴连接在机架固定板位置，以保证机架上半部分重心与中心重合，确保机身能够承受较大的负载。
所以从整体布局上来看，无人机为圆形对称结构，利用6个对称电机给旋翼提供动力。
在控制系统的集中控制下，各旋翼间的转速和旋转方向能够得到协调，从而共同为机身提供向上升力，并对机身的运动方向进行控制，达到平衡机身的目的。
在飞行过程中，如图1所示，三个电机顺时针旋转，另外三个逆时针旋转，以平衡旋翼给机身的反扭矩。
使电机同时增速旋转，可以使飞机向上运动。
在1、2转速减小，4、5转速增大，3、6转速不变情况下，能使飞行器向前方运动。
农业无人机的设计和应用
农业无人机的设计和应用近年来，随着科技的不断发展和人类对于自然资源的逐渐消耗，农业无人机的应用已经成为了一种趋势。
农业无人机又称为农业飞行器，是一种无人驾驶的飞行器，通过自主飞行的方式，可以对农业作物进行监测、喷洒农药，以及收集农作物数据等工作。
下面，我们就来详细地探讨一下农业无人机的设计和应用。
一、农业无人机的设计1.飞行控制系统的设计飞行控制系统是农业无人机最为核心的设计之一。
一般来说，飞行控制系统由多个部分组成，如传感器、控制芯片、驱动器等。
在飞行控制系统中，传感器的作用很重要，可以帮助农业无人机感知周围环境和地形，保证农业无人机能够自主飞行和较准确的完成任务。
而控制芯片则是负责进行飞行的计算和控制，驱动器则是将计算结果通过电能转换成机械能，控制飞行器进行运动。
2.航拍设备的设计农业无人机航拍设备的设计也是非常关键的。
由于航拍设备的分辨率、摄像头的稳定性等因素，会影响到农业无人机完成任务的效果。
在农田监测时，农业无人机合适的高度和角度均需要经过调试才能得到，同时航拍设备灵敏度也在不断的提升。
3.能源系统的设计能源系统的设计对于农业无人机的运行和使用同样至关重要。
农业无人机，在备件和重量相同的情况下，可以根据使用环境和要求，采用不同的能源系统方案。
目前较为常见的方案有电力和油汀发动机系统。
其中，电力系统采用普通的电池作为能源，无需加油，环保并且价格较为实惠。
而油汀发动机则适用于户外复杂环境下长时间的任务。
二、农业无人机的应用1.农田监测农业无人机可以携带高精度摄像头，对农田进行高精度的监测。
对于人类的肉眼来说，农田可能只是一片平凡无奇的绿色，但是对于农业无人机来说，它却可以判断农田中植株的分布情况、植株的生长状况和变化、作物的生长周期等等。
2.喷洒农药农业无人机可以将农药喷洒得更加均匀，且速度和时间更受控制，不仅可大大提高农作物的健康水平，减轻人类在农业生产过程中的压力，也更加安全和环保。
3.植物施肥植物生长周期需要真正需要养分来维持，而且施肥也是一项颇费力的工作。
华测P500V六旋翼无人机介绍-1
华测P500V六旋翼无人机介绍产品简介华测P500V六旋翼无人机系统的机体和云台完全采用特殊的专业碳纤维材料制造，拥有更轻的重量和更高的强度，可折叠式支臂设计更方便运输。
华测P500V六旋翼无人机，可用于林业深林防火、中小面积航测、执行侦察、监视、搜索、协调指挥、通讯、空投等多种空中任务。
产品特点华测P500V六旋翼无人机系统引入了2.0B CAN总线系统，AAHRS（姿态、高度及航向参考系统）集成了加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计、湿度计、温度计等多种高精度传感器和卓越的控制算法设计，飞行器的操控因而变得非常简单，即使操作者毫无遥控飞行的经验，也能够在很短的时间内学会安全地操控飞行。
华测P500V六旋翼无人机系统可以通过遥控器人工操控飞行，也可以借助独一无二的GPS Vigapoint系统执行自动驾驶飞行和拍摄任务。
基于模块化的设计理念，华测P500V六旋翼无人机可以灵活地更换机载任务设备以适应不同的作战任务要求。
从高分辨率的数码相机、高清视频摄像机、微光夜视摄像机到军用级的红外热成像摄像机。
基于华测P500V六旋翼无人机更大的载重，除图像和视频设备之外，还可以搭载根据用户需要定制的更多种任务设备，如空气采样设备，空中投放设备等，从而完成更多样化的任务。
华测P500V六旋翼无人机拥有优秀的安全设计，任何时候只要停止遥控器操作，飞行器就会自动悬停在空中。
如果遥控器信号中断时间超过30秒或者电池电量过低，飞行器就会自动缓慢迫降到地面或按照预定方案自动应对。
遥控信号受到干扰时，飞行器可以自动按原路返航。
飞控系统可以完整记录所有飞行相关数据信息，用于准确诊断飞行器故障判断飞行器事故原因。
华测P500V六旋翼无人机的动力系统拥有业内最强的野外环境适应性，可以在最高5级风下正常工作。
经过专业机构的严格高压电磁环境测试，华测P500V六旋翼无人机被确认在高压电磁环境下具有良好的抗干扰性和安全性,通过专业机构的EMC电磁环境兼容认证.技术参数一体化地面站华测P500V 六旋翼无人机地面站将电脑系统、通讯系统、视频系统、整合为一体，产品具有良好的便携性和环境适应性。
六旋翼物流无人机造型设计方案
六旋翼物流无人机造型设计方案
六旋翼物流无人机的设计方案可以考虑以下几个方面：
1. 六旋翼结构：可以采用具有良好稳定性和操控性的六旋翼结构，以确保无人机在各种气象条件下都能平稳飞行。
2. 机身材质：选择轻量化的材质，如碳纤维复合材料，以提高无人机的载重能力和飞行效率。
3. 机身外观设计：可以采用流线型外观设计，减少飞行时的空气阻力，提高飞行速度和稳定性。
4. 机身尺寸：根据物流需求，设计合适尺寸的无人机，以容纳不同大小的货物。
5. 抗风能力：考虑到物流无人机需要在各种复杂气象条件下飞行，设计方案应考虑提高无人机的抗风能力，以保证飞行的稳定性和安全性。
6. 动力系统：选择高效的电动动力系统，以提供足够的动力和长飞行时间。
7. 载重系统：设计合理的载重系统，包括承载货物的舱室、固定装置和安全锁定装置，以保证货物在飞行过程中的安全性。
8. 操控系统：配置先进的操控系统，包括自动驾驶和遥控操控功能，以确保无人机可以安全地飞行和交付货物。
总之，六旋翼物流无人机的设计方案应兼顾飞行性能、载重能力、稳定性和安全性，以满足物流需求并提高无人机的工作效率。
六旋翼农用无人机模型设计
题目：
六旋翼农用无人机设计
学 姓 学 专 年
院： 名： 号： 业： 级：
指导教师
二零一四年 五 月
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。
Keywords: six rotor UAV model design of agricultural;CAD;PRO/E
2
目
录
Abstract................................................................................................................................................2 目 录................................................................................................................................................. 3 一、绪 论......................................................................................................................................... 4 多旋翼农用无人机的发展简史.................................................................................................4 多旋翼农用无人机的发展现状与展望.....................................................................................5 二、六旋翼农用无人机的机体与喷施结构设计............................................................................ 7 1、六旋翼农用无人机整体基本构造设计.............................................................................. 7 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.............................................. 8 3、六旋翼农用无人机的自平衡原理.......................................................................................8 三、六旋翼农用无人机的动力系统与工作原理.......................................................................... 10 动力系统基本组成...................................................................................................................10 驱动电动机与电子调速器：...................................................................................................11 1、驱动电机参数的确定以及巡航时间的计算.................................................................... 12 1.1 无人机电机的选择.................................................................................................12 1.2 无人机的工作时间...................................................................................................13 1.3 螺旋桨的设计.........................................................................................................14 1.4 螺旋升力的计算：.................................................................................................15 2、电调的使用.........................................................................................................................15 3、PCB 电子集合板、陀螺仪、摄像及遥控传感器设备应用............................................16 四、六旋翼农用无人机的保养与保管...........................................................................................21 参考文献........................................................................................................................................... 22 致 谢............................................................................................................................................... 23
华测P500V六旋翼无人机介
华测P500V六旋翼无人机介华测PV六旋翼无人机介绍产品简介华测PV六旋翼无人机系统的机体和云台完全采用特殊的专业碳纤维材料制造，拥有更轻的重量和更高的强度，可折叠式支臂设计更方便运输华测PV六旋翼无人机，可用于林业深林防火、中小面积航测、执行侦察、监视、搜索、协调指挥、通讯、空投等多种空中任务产品特点华测PV六旋翼无人机系统引入了总线系统，集成了加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计、湿度计、温度计等多种高精度传感器和卓越的控制算法设计，飞行器的操控因而变得非常简单，即使操作者毫无遥控飞行的经验，也能够在很短的时间内学会安全地操控飞行华测PV六旋翼无人机系统可以通过遥控器人工操控飞行，也可以借助独一无二的系统执行自动驾驶飞行和拍摄任务基于模块化的设计理念，华测PV六旋翼无人机可以灵活地更换机载任务设备以适应不同的作战任务要求从高分辨率的数码相机、高清视频摄像机、微光夜视摄像机到军用级的红外热成像摄像机基于华测PV六旋翼无人机更大的载重，除图像和视频设备之外，还可以搭载根据用户需要定制的更多种任务设备，如空气采样设备，空中投放设备等，从而完成更多样化的任务华测PV六旋翼无人机拥有优秀的安全设计，任何时候只要停止遥控器操作，飞行器就会自动悬停在空中如果遥控器信号中断时间超过30秒或者电池电量过低，飞行器就会自动缓慢迫降到地面或按照预定方案自动应对遥控信号受到干扰时，飞行器可以自动按原路返航飞控系统可以完整记录所有飞行相关数据信息，用于准确诊断飞行器故障判断飞行器事故原因华测PV六旋翼无人机的动力系统拥有业内最强的野外环境适应性，可以在最高5级风下正常工作经过专业机构的严格高压电磁环境测试，华测PV六旋翼无人机被确认在高压电磁环境下具有良好的抗干扰性和安全性通过专业机构的电磁环境兼容认证技术参数机架电机电调可折叠螺旋桨飞行参数对称电机轴距：mm 单臂长度：中心架直径：mm 壳子质量： g外壳尺寸： x x 16mm起落架尺寸:mm×mm×mm 最外尺寸： mm x mm xmm 展开最大： mm x mm x mm 定子尺寸:50×14mm Kv值:/V 最大功率:W 重量:工作电流:30A 工作电压:6S兼容信号频率:30Hz ~ Hz 驱动频率:8 重量(含散热器):30g 材质高强度工程塑料尺寸:15× 重量:13g起飞重量:5 0Kg ~ 标准载荷：最大载荷：3kg整机重量：动力电池：第2页/共4页充电箱子外场包装箱最大功耗：W悬停功耗：W( 起飞重量6Kg时)悬停时间；25 最大垂直上升速度：6m／s 自动巡航速度：6－10m／s抗风能力最大：5 级－／s 工作环境温度: -5 °C ~ +40 °C 工作极限温度：-20 °C ~ +55 °C 存储环境稳定：-20 °C ~ ~65 °C尺寸：长56cm 宽 37cm 高 23cm 重量：11kg尺寸：宽高重量：一体化地面站华测PV六旋翼无人机地面站将电脑系统、通讯系统、视频系统、整合为一体，产品具有良好的便携性和环境适应性英特尔® 酷睿 i5-M 处理器，" HD 阳光下可读的多点触控显示屏，2GB 3，硬盘 GB，背光照明薄膜键盘，防震可插拔硬盘，抗震耐摔设计，工作温度： -20°C 到60°C一体化地面站是华测PV六旋翼无人机系统的重要组成部分，最主要的功能是接收华测PV六旋翼无人机上发射的视频信号和各种状态信号，可实现飞行数据实时接收、监视、报警与回放，黑匣子飞行数据分析，自动驾驶程序编辑，支持第3页/共4页配置清单及报价序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13产品名称PV六轴飞行器飞控系统三轴云台相机T8FG遥控器图传 7寸监视器全版充电器开关电源电池检测仪 6s 飞行器运输箱地面站电脑总价：数量 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 万备注第4页/共4页。
六旋翼无人机原理
六旋翼无人机原理
六旋翼无人机是一种利用了六个旋转的螺旋桨来实现垂直起降、悬停以及高度控制的无人机。
其工作原理基于物理学里的牛顿第三定律以及空气动力学的基本原理。
首先，六旋翼无人机的螺旋桨是通过电机驱动进行旋转的，每个螺旋桨都可以独立地控制旋转速度和方向。
通过同时调节六个螺旋桨的转速和方向，可以实现无人机的稳定的垂直起降和悬停。
根据牛顿第三定律，当旋转的螺旋桨产生向下的推力时，相对应的无人机就会受到一个向上的反作用力。
通过调节螺旋桨的转速和受力方向，可以控制无人机的上升和下降。
同时，通过调整不同螺旋桨的转速和受力方向，可以实现无人机的向前、向后、向左、向右的运动。
空气动力学原理是六旋翼无人机工作的关键。
螺旋桨旋转产生的推力和对空气的阻力产生了一个力和力矩，使得无人机能够在空中保持平衡。
由于六个螺旋桨呈对称分布，可以使得无人机维持稳定的飞行姿态。
为了提高稳定性和操控性，六旋翼无人机通常配备了陀螺仪、加速度计、磁力计等传感器，用于感知无人机的姿态和运动状态。
根据传感器提供的数据，无人机可以自动地调整螺旋桨的转速和受力方向，以保持稳定的飞行。
总之，六旋翼无人机利用六个旋转的螺旋桨通过控制转速和受
力方向实现垂直起降、悬停和运动。
通过空气动力学原理和传感器的帮助，无人机能够保持稳定的飞行姿态和操控性。
六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计
六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计六轴旋翼碟形飞行器控制系统设计六轴旋翼碟形飞行器是一种新型的飞行器，因其具有灵活性、稳定性和高空机动性而备受关注。
在本文中，我们将介绍六轴旋翼碟形飞行器的控制系统设计。
六轴旋翼碟形飞行器由一个圆形盘面和六个旋翼组成。
每个旋翼由一个电动机驱动，其旋转方向以及旋转速度可以通过相应的控制器进行调整。
控制器由传感器、处理器和执行器组成，其主要功能为接受来自传感器的反馈数据，经过处理后控制执行器的工作。
传感器包括加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计。
加速度计用于测量飞行器的加速度，陀螺仪用于测量飞行器的角速度，磁力计用于测量飞行器的方向和位置，气压计用于测量飞行器的高度和气压。
传感器的数据将传输到处理器进行处理。
处理器主要由微控制器和存储器组成。
微控制器处理传感器数据，并计算出六个旋翼的工作参数。
存储器用于存储处理器的程序和数据。
处理器计算完成后，将送到执行器控制器进行执行器控制。
执行器控制器由电调和旋翼马达组成。
电调用于控制马达的电流和电压，从而控制旋翼的转速。
旋翼的转速和旋转方向将影响飞行器的方向和姿态，因此执行器控制器的工作非常重要。
飞行器控制系统的设计主要考虑到三个方面：飞行器的稳定性、高度控制和方向控制。
稳定性是指飞行器在飞行时的保持平衡和稳定。
高度控制是指飞行器在垂直方向上的稳定性和高度控制。
方向控制是指飞行器在水平方向上的稳定性和方向控制。
为了保持稳定性，飞行器需要根据传感器数据调整旋翼的转速和转向。
例如，如果飞行器向左倾斜，则需要增加右侧的旋翼的转速或减少左侧的旋翼的转速。
这将使飞行器保持平衡和稳定。
高度控制是通过控制旋翼的转速和方向实现的。
例如，如果飞行器下降，则需要增加旋翼的转速，如果飞行器上升，则需要减少旋翼的转速。
这将使飞行器在垂直方向上稳定和控制高度。
方向控制是通过调整飞行器的方向来实现的。
例如，如果飞行器需要向右转，则需要增加左侧旋翼的转速或减少右侧旋翼的转速。
六轴无人机研究与设计 毕业设计
六轴无人机研究与设计毕业设计一、什么是六轴无人机六轴无人机是一种飞行器，由六个电动机和对应的旋翼组成。
每个旋翼都可以独立控制，以实现飞行器的平衡和姿态控制。
六轴无人机通常采用多旋翼结构，通过电机带动旋翼产生升力，从而实现垂直起降、悬停和飞行。
二、为什么选择六轴无人机作为研究对象选择六轴无人机作为研究对象的原因有多个方面。
首先，相比于其他类型的无人机，六轴无人机具有更好的操控性和稳定性。
其独立控制的六个旋翼可以提供更灵活的姿态控制能力，使得飞行器在复杂环境中能够更好地适应和执行任务。
其次，六轴无人机广泛应用于各个领域，包括航拍摄影、农业植保、物流配送等，因此对其性能和设计的研究具有实际应用价值。
三、六轴无人机的研究内容和设计要求有哪些在六轴无人机的研究中，主要关注以下几个方面的内容：姿态控制、飞行控制、传感器集成和通信系统设计等。
姿态控制包括确定无人机的姿态和控制其稳定飞行，需要设计合适的控制算法和传感器集成方案。
飞行控制涉及无人机的起飞、降落、悬停和导航等功能，需要设计相应的飞行控制系统和路径规划算法。
传感器集成涉及将各种传感器（如加速度计、陀螺仪、气压计等）与飞控系统进行集成和优化。
通信系统设计关乎无人机与地面控制站之间的通信，需要设计可靠和高效的通信协议和数据传输方案。
设计六轴无人机需要满足以下要求：首先，飞行器的结构设计要合理，旋翼的安装位置和角度需要精确计算和调整，以保证飞行器的稳定性和姿态控制能力。
其次，飞行控制系统需要具备高精度和高可靠性，能够实现准确的飞行控制和路径规划。
再次，传感器集成需要确保传感器的准确度和灵敏度，以提供准确的姿态信息和环境感知数据。
最后，通信系统需要具备高速率和稳定的通信能力，以实现与地面控制站的可靠通信。
四、六轴无人机毕业设计的实施步骤和关键技术有哪些六轴无人机毕业设计的实施步骤主要包括以下几个方面：首先，进行问题分析和需求分析，明确设计目标和要求。
其次，进行相关技术研究和文献综述，了解当前六轴无人机的研究进展和存在的问题。
六旋翼农用无人机设计
目录目录 (1)一、绪论 (2)多旋翼农用无人机的发展简史 (2)多旋翼农用无人机的发展现状与展望 (3)二、六旋翼农用无人机的机体与喷施结构设计 (5)1、六旋翼农用无人机整体基本构造设计 (5)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 (6)3、六旋翼农用无人机的自平衡原理 (6)三、六旋翼农用无人机的动力系统与工作原理 (8)动力系统基本组成 (8)驱动电动机与电子调速器： (9)1、驱动电机参数的确定以及巡航时间的计算 (10)1.1 无人机电机的选择 (10)1.2 无人机的工作时间 (11)1.3 螺旋桨的设计 (12)1.4 螺旋升力的计算： (13)2、电调的使用 (13)3、PCB电子集合板、陀螺仪、摄像及遥控传感器设备应用 (14)四、六旋翼农用无人机的保养与保管 (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）也相继出现，并迅速发展起来了。
六旋翼无人机的设计
无人直升机具备垂直升降、悬停等灵活飞行性能优势，因此在某些环境下比 固定翼无人机具有更好地适用性。六旋翼无人机将更加适用于在危险和恶劣的 环境下工作。在军事和民用领域都将具有广阔的应用前景。如今，它将成为新的 受关注的研究方向。这种关注既来自于应用需求的带动，也源于这项技术的挑战 性。
技术要求与主要内容： （1）尺寸、结构与续航 不带桨尺寸：长 562mm 宽 487mm 高 150mm 带桨尺寸：长 592mm 宽 517mm 高 150mm 具有可折叠机构，折叠后可以放入箱子内，便于携带运输 具有可拆卸的旋翼护罩，保证特殊应用场景下的安全性问题 机体重量：小于 1.5kg 续航时间：25min （2）视频部分 机载相机 通过 WiFi 将视频传回至 PC、视频眼镜，保证 500m 的图像传输距离。 通过视频的识别，控制 UAV 跟踪单一颜色背景下某一物体的移动。 （3）控制部分 传感器包括陀螺仪、加速度计、磁强计、气压计、GPS、超声波测距、摄像
动端的控制。完善 PC 端的人机界面 4 月 21 日~4 月 30 日 完成系统的完善。提高遥控系统的集成度与通讯系
统的集成度。 5 月 1 日~~5 月 10 日 完成整套系统的便携性设计，便于外出携带 5 月 11 日~5 月 20 日 收尾工作 5 月 21 日~6 月 1 日 准备毕业论文、Demo 等资料 6 月 2 日 结题
无人机六旋翼农业植保SLM-6A20_CN305202248S
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(74)专利代理机构 北京细软智谷知识产权代理 有限责任公司 11471
代理人 付登云
(51)LOC(12)Cl . 12-07
(10)授权公告号 CN 305202248 S (45)授权公告日 2019.06.07
( 54 )使用外观设计的产品 名称 无人机（六旋翼农业植保SLM-6A20）
图片或照片 7 幅 简要说明 1 页
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CN 305202248 S
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简 要 说 明
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1．本外观设计产品的名称：无人机（六旋翼农业植保SLM-6A20）。 2．本外观设计产品的用途：本外观设计产品用于农林植保。 3．本外观设计产品的设计要点：图中各视图所示产品的形状、图案及其结合。 4．最能表明本外观设计设计要点的图片或照片：立体图。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )外观设计专利
(21)申请号 201930030340 .2
(22)申请日 2019 .01 .21
(73)专利权人 必扬星环（北京）航空科技有限公 司
地址 102200 北京市昌平区中关村科技园 区昌平园振兴路28号绿创园B817室
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六旋翼农药喷洒无人机的结构设计
六旋翼农药喷洒无人机的结构设计
顾文杰;贺勇;王成波;曹操;戈振扬
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2015(000)031
【摘要】设计了一种适合中小田块的六旋翼农药喷洒无人机.通过分析六旋翼无人机的工作原理,采用solidworks软件进行建模,确定机体中央仓、机臂折叠件和喷洒装置脚架安装结构,机臂整体实现上翘3°,以增强无人机抗风能力;喷洒装置与机体采用快装架安装,方便添加农药.所设计的六旋翼农药喷洒无人机飞行稳定,研究结果为多旋翼农药喷洒无人机的进一步优化设计提供了理论依据和技术参考.
【总页数】4页(P335-337,345)
【作者】顾文杰;贺勇;王成波;曹操;戈振扬
【作者单位】昆明理工大学现代农业工程学院,云南昆明650500;湖北省机电研究设计院股份公司,湖北武汉430000;昆明理工大学现代农业工程学院,云南昆明650500;湖北省机电研究设计院股份公司,湖北武汉430000;昆明理工大学现代农业工程学院,云南昆明650500
【正文语种】中文
【中图分类】S252+.3
【相关文献】
1.六旋翼无人机旋翼转动对测风准确性的影响研究 [J], 李正农; 胡昊辉
2.基于六旋翼无人机的农药喷洒控制研究 [J], 张金钱;周明涨
3.54所成功研制出四旋翼、六旋翼和系留无人机 [J],
4.CT300-60P油动六旋翼无人机(大壮) 辽宁壮龙无人机科技有限公司 [J],
5.六旋翼植保无人机旋翼折叠机构有限元分析及拓扑优化 [J], 任帅阳;高爱民;张勇;韩伟
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六旋翼无人机系统
六旋翼无人机系统技术文件一、产品名称：六旋翼无人机系统二、X-6是全新研制的六旋翼无人机系统，具有载重能力较强、续航时间理想、与X-8无人机相比，体积更小、重量较轻、目标特性小，使用更加快捷、机动灵活、操作使用及维修简便等特点，自成体系独立执行电力巡检任务，稳定度与性能相对x-8无人机稍有逊色。
简介：X-6 无人机是由专业无人机技术研发团队经过多年研究、测试，最新推出的一款全球同类产品载重量最大、可垂直起降、拥有多项专利的无人飞行系统。
1）选用自主驾驶设备，大大提高飞控稳定性。
2）可携带多种任务载荷。
3）可用于执行资料收集、测量、检测、侦查等多种空中任务，在电力巡检领域能发挥其高效、隐蔽性强的特点，能对目标物进行远距离监视。
产品特点：（1）飞行器具有遥控、自主飞行能力，可以实时修改飞行航路和任务设置；（2）测控与信息传输设备具有遥控、实时信息传输的功能，具有多机、多站兼容工作及一定的抗截获、抗干扰能力；（3）侦察任务设备能昼夜实时获取目标图像信息，具有手动、自动控制工作模式，可迅速发现、捕获、识别、跟踪目标；（4）飞行控制与信息处理站具有对飞行器进行遥控飞行和对机载任务设备进行操控的功能，具有飞行参数/航迹显示、航路规划和实时修改飞行计划、重新设置任务样式的能力；具有通过视频眼镜实现第一视角控制飞行的能力；具有接收标准视频信号、实时处理/存储图像、数据叠加等能力，具有目标定位和引导打击的能力，且能与上级指挥机关、情报处理中心和指挥系统相通连；（5）地面保障设备具有简易检测、维修与训练的能力，具有快速更换易损件、备用动力电池组和双模态充电的功能；（6）全系统外场展开迅速，具有车载大范围机动和携行能力。
机体结构技术参数：及电调系统技术参数：型号:V4010450KV375槽数，极数：:18N24P 电机外径: Φ44.5mm 电机长度:27.5mm 出轴直径:3.17mm 净重：105g 不含线重量:125g(含长线重)22.2V空载电流: 1.2A @ 22.2V内阻: 71mΩ电调系统采用分立式设计，各元器件采用集成化设计，具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好等优点。
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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/EAbstractThe 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，减少了农作物的损失。
然而，相对于我们地缘广袤的农业大国来说，国内航空植保飞机数量还是相对较少，而且大部分是通用型飞机，技术技能、经济性、实用性以及效率等都比较落后。
尤其是相对于南方多丘陵、山区地带，通用型飞机不能很好地推广使用，而微型多旋翼（直升）农用无人机更合适，并十分顺应当下农业劳动者减少的现状，达到提高工作效率的作用。
多旋翼农用无人机的发展现状与展望我国现有的超轻型飞机，代表有蜜蜂2、3号和蜻蜓5号等，这些是根据我国国情设计制造的新型航空植保飞机。
其中，这些型号的飞机结构简单、制造方便、耗费少、载重大，尤其是易于驾驶，加上维护简便，作为农用飞机是十分经济的。
目前，我国使用较多的定翼植保飞机是1957年设计投产的，在国内技术已经相当成熟，但是与国外的先进机型相比，差距相当大，在经济性、效率、飞行性上远远不够，尤其是爬升率和加速性能。
这些都是今后需要攻克的难关，所以本次六旋翼无人机是在传承国内先进技术的前提下，旨在进一步改善其性能，不仅要满足南方多丘陵、山区地带的农业作业，而且要满足当前农业劳动力下降的要求，提高一个人控制农用飞机作业的劳动效率与积极性。
目前，农用无人机在河南、山东、河北等地已经出现，较多的为四旋翼、八旋翼等微型无人机，相比于平原地带，类似江西、湖南等多丘陵、山区地带，本次设计的六旋翼农用无人机在性能与结构上更加适合个体户和大种植户的适用于推广。
1、具有良好的起飞、着落性能六旋翼农用无人机的作业现场都是农场、林场以及牧场，没有现成的飞机起飞降落场地。
而六旋翼农用无人机的机型较小，起飞的灵活性较好，更重要的是无人驾驶，所以其起飞、降落的场地可以是临时性小面积空地即可，也就是说，六旋翼农用无人机具有直升飞机降落特性、灵活性好。
2、噪音小、能见度较好六旋翼农用无人机是通过六个螺旋桨提供机械动力进行作业的，噪音相比于以往的蜜蜂型、蜻蜓型飞机十分小。
另外，在飞行器上已经安装有航拍设备，便于工作人员在地面监视工作现状，通过无线电子设备传输清晰的工作画面，利于达到对无人机的巡航操作。
3、操作性能好六旋翼农用无人机一次性连续作业可以达到近2小时，在具备直升机性能的条件下加上远程控制，其加速性能、爬升率较大，能够飞越电线、建筑物等障碍物；转弯灵敏，便于喷施作业并节约时间，同时，六旋翼农用无人机十分适合超低空作业飞行，其超低空控制性能也比较好，能够保证喷施任务的顺利完成，并不会伤害作物。
4、一次载重较大航空植保飞机的结构效率是飞机载重和起飞重量的百分比，而六旋翼农用无人机能够完成无人驾驶，在减少载荷的前提下一次性载重能够达到100kg，属于超轻型无人机，因此可以根据实际情况一次性作业可以多装一些农药。
5、能源清洁、污染小六旋翼农用无人机的能源来自蓄电池，电能作为一种清洁、无污染能源，尤其是作业时噪音小，不会影响周围人们的正常生活。
6、航行时间可再续由于六旋翼农用无人机的能量来源是蓄电池，所以设计中的蓄电池部件可以更换，因此在作业中，可以带上备用蓄电池，以达到巡航时间的可再续性，便于长作业时间。
7、安全性能较好、便于检查维护六旋翼农用无人机的结构比较简单，其中六个旋翼的坚固性能以及支架的合理结构，能够保证升降过程的安全性能；尤其是在其灵活的超低空飞行性能下，无人机的平稳降落、升起性能较好。