自动导航微型无人机设计制造与应用－第九届－中国宋庆龄基金会少年儿童发明奖

自动导航微型无人机设计制造与应用

来源：发布时间：2013-11-08 浏览次数：1623

作品名称：自动导航微型无人机设计制造与应用
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作品摘要: 本项目涉及一套由地面设备、智能化飞行器组成的完整无人机系统。该系统由飞行器本体、飞行器自动控制系统、机载传感器、机载录像设备、图像回传系统、地面站总成、遥控信号放大系统组成，具有成本低、智能化高、便携性好的优点。最新一代飞行器采用多旋翼布局，具备由起飞至降落的全自主飞行能力。与之配套的地面站系统经两代发展，由最初的监控、接收功能，转变为基于X86平台，以触摸为人机交互方式，并能够控制天线追踪飞行器，进而实现远距离完全控制飞行器的智能化地面站。本项目还涉及计算机硬件、电气工程、无线电技术等方面的创新、发明与改进。项目自2011年1月开始，已成功开发出四代机型，五代飞行器也完成设计，正在制造。期间坚持使用民用级电子元件，以低成本为目标，针对每一代机型的缺陷、漏洞进行改进、创新、完善，使飞行器由最初的自动稳定飞行，发展至集合多种传感器，具备更加简便、智能的飞行能力，并能够执行更复杂任务的自动化无人机。目前除第五代飞行器仍在制造中，其余四代飞行器均完成多次飞行，创造了最大高度1800m，最大航速147km/h，最大航程40km的飞行记录。同时在自动驾驶模式下记录了部分航拍视频。
作品设计思路: 汶川地震飞机失事给我无限震撼，希望设计一种微型无人机，为救灾抢险提供帮助。设计优先考虑成本、可复制性、易修复性。飞行器机载设备包括飞行控制器、GPS、数传电台、Gopro高清运动相机和图像回传系统。地面站整合所有控制机构，整体安置在一个铝箱内，地面控制人员可使用遥控杆操纵飞机，也可通过触摸屏在地图上指点完成飞行。地面站可运行windows操作系统，显示所有飞行数据、图像，并能随时对航线进行更改。设备大部分来自民用级产品，使飞机具有较好的可复制性和低制造成本。自2011年1月开始至今，先后设计制作了四架无人机。第一架成功验证了飞控的可行性，第二架完成了独立自主的导航飞行，第三架在前两架基础上做了进一步改进，目前在60km/h时速下可达到最大飞行距离：20km往返。针对前三代飞行器存在的问题，设计制作了第四代飞行器，对控制器硬件系统做了改进。2012年11月又针对第四代飞行器测试中出现的一些问题，进行了第五代飞行器设计，改进重点为整机结构，同时增加传感器数量，使得飞行器具备自动避障能力，预期目标为实现室外GPS导航飞行，室内智能避障飞行。