一种多旋翼无人机三轴稳定云台的设计
第３５卷第２期２０１８年２月机 电 工 程ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ.３５Ｎｏ.２Ｆｅｂ.２０１８
收稿日期:２０１７－０７－０４
基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１４７９０８５,１１２６２００８)作者简介:宋 科(１９８９－),男,云南昆明人,博士研究生,主要从事流体机械及工程方面的研究三Ｅ-ｍａｉｌ:ｓｏｎｇｋｅｓｋ＠ｓｉｎａ.ｃｏｍＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４５５１.２０１８.０２.００８
一种多旋翼无人机三轴稳定云台的设计?
宋 科
(昆明理工大学建筑工程学院,云南昆明６５０５００)
摘要:针对传统无人机稳定云台应用于无人机时重量较大二结构稳定性不佳而难以在低空航拍下获取较高稳定性图像信息的问题,对云台姿态补偿与位移调节的原理进行了阐述,对云台结构材料的选择二主体结构的设计和装配二云台的承载位置和载荷的施加等方面进行了研究,以小巧二易装配及轻量化为目标导向,提出了一种以多旋翼无人机为搭载平台的小型三轴对称稳定云台的设计方案三利用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元分析软件对云台模型进行了静力学载荷校核和动力学模态分析,并提取出了相应的仿真数据三研究结果表明:该云台的设计在强度二刚度和减震能力上都具有较好的功能性和可靠性,确保了相机在航拍中对位移振动做出补偿,实现了稳像的功能三
关键词:无人机;三轴稳定云台;有限元分析;结构设计
中图分类号:ＴＨ１２２;Ｖ２７９＋.２ 文献标志码:Ａ文章编号:１００１－４５５１(２０１８)０２－０１５３－０５Ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｒｉａｘｉａｌｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｍｕｌｔｉ-ｒｏｔｏｒＵＡＶ
ＳＯＮＧＫｅ
(ＦａｃｕｌｔｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ,ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０５００,Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＵＶＡｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｈａｄｈｉｇｈｅｒｌｏａｄａｎｄｐｏｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｗｈｉｃｈｗａｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｏｂｔａｉｎａｅｒｉａｌｉｍａｇｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙａｔｌｏｗａｌｔｉｔｕｄｅ,ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｎｓｔａ-ｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｓｙｓｔｅｍｗａｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ,ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ,ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ,ｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｌｏａｄｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.ＡｓｍａｌｌｔｈｒｅｅａｘｉｓｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＭｕｌｔｉ-ｒｏｔｏｒＵＡＶｗａｓｄｅ-ｓｉｇｎｅｄ,ｗｈｉｃｈｈａｄｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈｅｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ,ｅａｓｙｔｏａｓｓｅｍｂｌｅａｎｄｇｏｏｄｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅｇｏａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ.Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ,ｔｈｅｓｔａｔｉｃａｎｄｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｍｏｄｅｌｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ,ａｎｄａｌｓｏｔｈｅｃｏｒ-ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄａｔａｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎｈａｓｇｏｏｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｓｔｒｅｎｇｔｈ,ｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｄａｍｐｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ,ｗｈｉｃｈｃａｎｍａｋｅｓｕｒｅｔｈｅｃａｍｅｒａｗｉｌｌｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｆｏｒｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎａｅｒｉａｌｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙａｎｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｉｍａｇｅｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＵＶＡ;ｔｒｉａｘｉａｌｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍ;ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ;ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎ０ 引 言
近年来,随着飞行器控制技术二微型传感器技术和
高度集成处理器技术的快速发展和推广应用,多旋翼
无人机逐步向高效二多功能化方向发展,因其具有操作
简单方便二易于装配维修和结构简单等特点迅速成为
无人机中的新贵,并广泛应用于航空航海二军事二警用民用二农林等多个领域[１-４]三稳定云台作为无人机平台上的重要部件,已被世界各国广泛研究与应用三例如,以色列军方研制的ＭＯＳＰ云台系统,英国的Ｐｈｏｅｎｉｘ云台系统,美军 捕食者 战略无人机上装备的 天球 云台系统等[５]三稳定云台可搭载多种传感器和光学精
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