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多轴旋翼式无人机的诞生

 

目前流行的商用无人机都为体积小巧玲珑的多轴旋翼式飞行器,起飞重量都在2公斤以下,以电池驱动多轴上的马达与旋翼产生飞行升力与各种飞行模式的助力,承载的有效负戴(如相机、摄影机或运送的订货等)重量仅数百公克至10余公斤,飞行时间受限于电池的供电能力多介于10至40分钟。

多轴旋翼式无人机是德国研发成功的。2002年,德国工程师Daniel Gurdan与Klaus-Michael Doth共同研发4轴无人直升机“银辉”号(Silverlit X-UFO)成功,荣获当年德国青年发明家竞赛的金牌奖。继而,另2位德国工程师Michael Achtelik与Jan Stumpf参加他们的研发团队,共同参与多轴旋翼式无人机的研发。2007年,这4位工程师在慕尼黑附近的Krailling市成立AscTec科技公司,先后再研发6轴无人直升机与8轴无人直升机,并积极开拓旋翼式无人机的商用市场。AscTec公司不仅是多轴旋翼式无人机的创始者,并且是引导旋翼式无人机成为商用无人机的先驱者,以及成功促使它成为当代流行的新科技产品。

4轴旋翼式飞行器必须具有:垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动、悬停飞行等运动功能,这全依靠改变“配对旋转”(1号与3号逆时钟旋转、2号与4号顺时钟旋转)的转速与转速差达成;为了保持飞行器的稳定飞行,在飞行器上装有3轴向的陀螺仪和3轴向加速度传感器组成的“惯性导航模块”,计算出飞行器此时相对地面的姿态、加速度、角速度等,再由“飞行控制器”通过算法计算出达成“遥控”或“程控”指令要求的该运动状态时所需的各旋翼之转速,并通过电子调控器控制各旋冀的电马达产生合适的转速。这么复杂的机制与多项高科技组件要能制造并整合在体积小巧玲鞲的机体上,全赖本世纪成熟的“微机电系统”科技的达成。此外,多轴旋翼式无人机还要安装与整合GPS卫星定位接收器,遥控指令、影像与数据的通讯传输设备,以及安装有效负载的“三轴向稳定平衡台”等。

多轴旋翼式商用无人机可概分为消费型与专业型两大类。消费型的体积小,起飞重量与搭载重量皆低(都在1、2公斤以下)、续航时间多在20分钟以内,价格较低廉(介于600至1000美元),主要用于空拍、娱乐、商业运用等;专业型的体积大,起飞重量与搭载重量皆高(搭载重量都在10公斤以上)、续航时间都在40分钟以上,价格高于5000美元,主要用于军事侦察、警务作业、物流运输、农业服务等。

全球多轴旋翼式无人机的制造厂商超过200家之多,以4轴旋翼式无人机最为流行,且多为消费型。比如昆明劲鹰无人机专业从事航测无人机设备的设计、生产、销售和航测航拍服务,是中国技术顶尖的航测航拍无人机设计制造及航飞服务商,开发研制出劲鹰1型汽油航测航拍无人机、劲鹰2型垂直起飞固定翼无人机、劲鹰3型可垂直起飞悬停固定翼无人机、劲鹰650航拍四旋翼专用飞行器、劲鹰1000型八轴航拍航测无人机、劲鹰1600大型载重旋翼飞行平台和劲鹰S1型汽油航测航拍水上无人机等多种型号的无人机,并成功到非洲飞行完成航测任务,拥有为民用、商用航空领域提供优质服务的能力和实力。

图示:劲鹰650航拍四旋翼专用飞行器

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