小型四旋翼陸空機器人的設計與實現(xiàn).pdf

1、廈門大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學位論文是本人在導師指導下，獨立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當方式明確標明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學研究生學術活動規(guī)范(試行)》。另外，該學位論文為(的研究成果，獲得()課題(組))課題(組)經(jīng)費或?qū)嶒炇业馁Y助，在()實驗室完成。(請在以上括號內(nèi)填寫課題或課題組負責人或?qū)嶒炇颐Q，未有此項聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人(簽鼽傳j呼矽I歹年

2、，月刁日摘要無人駕駛飛行器(Um鋤edAerialVehicle)因其成本相對低廉、操作方便和安全穩(wěn)定等特點而被廣泛應用于民用和軍工領域【。小型無人機一般可分為旋翼、固定翼和撲翼三種，其中小型旋翼無人機具備體積小、垂直起降、空中懸停、全方向飛行移動等優(yōu)點，因此它被廣泛用于抗震救災、地勢勘測以及攝影航拍等方面。此外，移動機器人同樣也被廣泛應用于抗震救災中，它形狀靈活多變、功能各異，是消防人員最好的幫手。多旋翼飛行機器人及地面移動機器人均可

3、用于災后救援工作，但其自身都有著各自的缺點，多旋翼飛行機器人可以進行空中巡邏搜索，但對于廢墟等狹小空間則是無法工作；移動機器人可以進入狹小空間搜救，但其無法跨越斷橋或者進入孤立的空間環(huán)境中進行工作。因此，既可在空中飛行，又可以在地面移動搜索的機器人就應運而生。陸空機器人配備機載小型機械手和360。全方位隨動云臺，這樣可以完美兼容多旋翼飛行機器人與地面移動機器人的優(yōu)勢，同時又克服兩者的劣勢。陸空機器人的實現(xiàn)可以為抗險救災方面以及其他應用提

4、供良好的幫助。本文主要設計與實現(xiàn)一款可在空中飛行又可在陸地上移動和目標物抓取動作的小型四旋翼陸空機器人。該款陸空機器人在機械結構上主要由四個部分組成，分別為：四旋翼飛行部分、輪式全向移動平臺、三軸頭部隨動云臺、機載小型機械手。采用模塊化設計的思想，分別對這四個部分進行硬件電路、軟件程序上的獨立設計，最后由主控器統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。對于運動模塊的姿態(tài)角檢測，主要采用MPU6050六軸傳感器來實現(xiàn)。位于陸空機器人飛行部分的MPU6050傳感器主要

5、檢測和解算陸空機器人飛行時的俯仰角、翻滾角和偏航角；在輪式全向移動平臺中，MPU6050主要檢測平臺全向移動時的偏航角；在頭部隨動云臺中，MPU6050用于檢測三軸運動X、Y、Z方向旋轉(zhuǎn)角度。在控制結構方面采用主從(MaSterSlaVe)控制結構，整臺陸空機器人由1個主控制器和3個協(xié)處理器組成，所有控制器均采用STM32F4系列MCU，主控制器負責陸空機器人所有功能的控制與實現(xiàn)，飛行控制協(xié)處理器負責檢測陸空機器人飛行姿態(tài)角，并接收主控