趙燕　王江華

摘要：設(shè)計(jì)一種多用途陀螺式滾動(dòng)旋翼遙感平臺(tái)，該平臺(tái)具有水、陸、空三棲行進(jìn)能力，以適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，在地震多發(fā)的當(dāng)代社會(huì)，可代替救援人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)偵測(cè)和實(shí)施救援。遙感平臺(tái)以四旋翼飛行器為基礎(chǔ)，將外框架設(shè)計(jì)為輕型滾輪式結(jié)構(gòu)，使其既可以停留或滑行于水面又能以獨(dú)輪直立平衡的方式實(shí)現(xiàn)陸地行駛，且其特有的獨(dú)輪滾動(dòng)行進(jìn)方式可使其很容易進(jìn)入一定的狹窄空間。實(shí)踐證明，該遙感平臺(tái)的平衡控制效果較理想。

關(guān)鍵詞：四旋翼；救援；滾輪式；直立平衡

近年來(lái)，火災(zāi)，地震等自然災(zāi)害頻發(fā)，人員搜救，物資投放，環(huán)境監(jiān)測(cè)等各個(gè)方面都需要用到無(wú)人機(jī)。而三棲無(wú)人機(jī)是一種新興無(wú)人機(jī)，打破了無(wú)人機(jī)只能在天上飛的固有模式，它能夠?qū)崿F(xiàn)在天上飛，在陸地上“滾動(dòng)”，在水面“浮”的功能。

四軸無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)原理較為簡(jiǎn)單，輪式結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)使得探測(cè)器能夠前后滾動(dòng)，可以進(jìn)入狹窄空間進(jìn)行工作，能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。三棲四軸無(wú)人機(jī)基于四軸無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，再外加其他的動(dòng)力和控制模塊，能夠達(dá)到三棲行走目的，在其上搭載地形探測(cè)設(shè)備，即可輔助或代替救援人員實(shí)施救援。

1遙感平臺(tái)概述

陀螺式滾動(dòng)旋翼遙感平臺(tái)由姿態(tài)檢測(cè)模塊、姿態(tài)控制模塊和執(zhí)行模塊組成。通過(guò)對(duì)整機(jī)的軟硬件測(cè)試表明，各模塊均能按照預(yù)定的功能工作，能夠?qū)崿F(xiàn)平臺(tái)的實(shí)時(shí)性穩(wěn)定控制。對(duì)陀螺式滾動(dòng)旋翼遙感平臺(tái)進(jìn)行了水、陸、空三棲行進(jìn)實(shí)驗(yàn)。測(cè)驗(yàn)表明，控制算法能夠有效地對(duì)陀螺式滾動(dòng)旋翼遙感平臺(tái)的姿態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定性控制，完成三棲任務(wù)。

2平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

陀螺式滾動(dòng)旋翼遙感平臺(tái)采用以ARM Cortex-M4為內(nèi)核的STM32F405 MCU為主控單元，姿態(tài)檢測(cè)模塊采用MPU6050+HMC5883L來(lái)完成對(duì)姿態(tài)的測(cè)量，平臺(tái)的遙控控制采用大疆公司的2.4GHz遙控系統(tǒng)遙控器發(fā)射機(jī)DT7和接收機(jī)DRl6t31、電源模塊采用AMSll7-3.3制作、超聲波測(cè)距模塊采用HC-SR04、GPS定位模塊以S1216F8-BD為核心。平臺(tái)整體框圖如圖1所示。