多旋翼無人機的案例
多旋翼無人機：新設計、新應用及新發展
多旋翼無人機經歷十年的高速發展，已經從單一場景應用向廣域場景蔓延，從單機飛行到多機協同再到集群控制。伴隨著技術的突飛猛進，無人機在結構上不斷迭代創新，在載荷上持續推陳出新，以適應行業發展的需求。本文首先介紹了多旋翼無人機最新發展的設計結構，然后羅列了多旋翼無人機在各行業的應用場景，最后描述了多旋翼無人機的發展趨勢。
引言
自多旋翼飛行器的誕生至今已有百年之久，但科研人員在多旋翼飛行器上的探索卻沒有停止。近年以來，在技術、材料和制造等方面的極速發展態勢下，多旋翼無人機在民用領域和軍用領域應用逐漸廣泛，備受青睞。為適應行業發展的新需求，多旋翼無人機的結構設計也發生的諸多變化，不再是簡單地增加旋翼數量和擴大軸距，比如加裝籠式裝置既保護了無人機的旋翼又避免旋翼割傷損壞周圍的人員和物品；通過改裝使機體結構模塊化，方便更換任務載荷以適應多場景；設計專用消防無人機來彌補傳統消防器材的不足……總之，科技發展的促進和行業應用的倒逼將會促使無人機技術邁向更高的臺階。
多旋翼無人機的新設計
多旋翼無人機的形態設計已經多種多樣，但新的結構形式仍在不斷涌現。多旋翼無人機的新設計主要體現在無人機本身結構的設計，比如可折疊多旋翼無人機、全向多旋翼無人機等，也體現在無人機外部加裝結構的設計，比如帶機械臂多旋翼，還有多旋翼與固定翼的復合形態設計，比如垂直起降固定翼無人機、尾座式多旋翼無人機、升力翼多旋翼無人機，同樣還有異構設計，比如雙旋翼無人機、多棲多旋翼無人機。
1.1 籠式多旋翼無人機
為解決多旋翼無人機帶來的安全性問題，設計者研發了籠式多旋翼，將多旋翼放置于一個籠式結構中，即使無人機在飛行過程中發生失誤，由于有保護籠裝置，可以有效降低人身傷害或螺旋槳損壞的風險。
展開 從工業設計角度談多旋翼無人機的設計
4.1用途
近年來隨著多旋翼無人機技術的高速的發展，應用場景越來越多的，在軍事方面，多旋翼無人機分為偵察機和靶機，偵察機用于完成戰場偵察和監視、定位校射、毀傷評估、電子戰等；民用方面，如邊境巡邏，物流運輸，航空攝影，航空探礦，災情監視，交通巡邏等；
在工業設計上，需要考慮的是多旋翼無人機具體的應用場景，融合行業應用的特點進行設計。
4.2功能
功能是多旋翼無人機與用戶之間的基本關系，用戶在使用多旋翼無人機時，從產品的功能中獲得滿足。多旋翼無人機的功能設計體現了產品的實用性原則。在合乎實用性設計原則之上，再考慮多旋翼無人機的創新與藝術性原則，功能即是無人機工業設計的核心點。
4.3結構
對于多旋翼無人機結構常見的有有四旋翼，六旋翼，八旋翼等，無論多旋翼無人機尺寸大小，都基本包括：中心板，機臂，飛控，電調，接收機，高度計，數傳電臺，GPS，IMU，升力裝置和動力裝置等。對于行業應用的多旋翼一般還配有，云臺，圖傳，避障裝置，VR設備，任務載荷等。多旋翼無人機的結構關乎產品功能需求。設計需要根據是產品定位和市場為導向。
4.4形式
形式美是構成多旋翼無人機的外部材料的自然屬性，以及它們的組合規律所呈現出的獨特的審美特性。無人機的產品美是無人機與形式高度統一的復合體。視覺是用戶認知無人機最直接手段，多旋翼無人機的外觀在依附于功能和性能，在滿足功能和性能的前提下，好的工業設計設計能刺激客戶購買欲望。
展開 多旋翼無人機的振動實驗和仿真分析
摘 要：
對多旋翼無人機的結構振動問題進行了設計研究。在小型多旋翼無人機上，激光振動儀驗證了加速度傳感器測量振動的可靠性，發現圓形碳纖維臂具有較強的阻尼能力，z軸方向振動最強。實驗表明，多旋翼無人機臂的主要振動為300 Hz以下的低頻振動，主要產生扭轉和彎曲模態。該研究還提出了一種抑制多旋翼無人機振動的改進策略。
關鍵詞：多旋翼無人機;結構振動;低頻;扭轉模態;彎曲模態;
現在無人機系統正朝著提高無人機自主能力方向發展，主要集中在提高其智能化水平上，如環境感知[1]、規劃[2,3]和控制[4]等，但是對于無人機結構本身關注的不太多。作為下一代新型交通工具的候選者，多旋翼無人機的安全性和乘坐舒適性無疑是至關重要的，因此，對無人機振動帶來結構性損壞以及噪聲影響也應該得到更加廣泛關注。
文獻[5]對微型四旋翼飛行器氣動和振動特性進行了分析，探討了螺旋槳對振動的影響。文獻[6]提出了一種自動風險評估的通用方法，為復雜環境下空中作戰風險評估提供了一個模塊化的、數據驅動的框架。還有很多學者通過研究無人機局部振動信息來提升穩定性，如文獻[7]通過對小型多旋翼無人機結構振動分析得到敏感的電子設備安裝位置，文獻[8]設計了一款抗振模塊來保護敏感電子設備。文獻[9]研究電機振動與無人機穩定性的關系，防止在飛行過程中無人機電機振動過大而對無人機造成更大的損害。也有很多文獻研究無人機整體振動的影響，如文獻[10]利用風洞對多旋翼無人機進行實驗，確定力和力矩以及電功率與風速、旋翼速度和飛行器姿態的函數關系。
本文基于已有的數據，通過仿真和實驗獲取小型多旋翼無人機振動模態基礎上，使用相同的方法，利用計算機輔助設計工具設計載人無人機，通過仿真和實驗數據，獲取載人無人機主要位置的振動模態數據，該數據也有對后續對無人機減振改進提供實驗數據。
展開 多旋翼無人機在工程方量測繪中的應用
無人機(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)，是一種有動力、可控制、能攜帶多種設備、執行多種任務，并能重復使用的無人駕駛航空平臺。無人機遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通信技術、POS定位定姿技術、GPS差分定位技術和遙感應用技術，具有自動化、智能化、專業化的特點，具有快速獲取國土、資源、環境、事件等空間遙感信息，并進行實時處理、建模和分析的先進新興航空遙感技術解決方案[1]。
相對于載人飛機和固定翼無人機航空攝影測量而言，多旋翼無人機更加機動靈活，具有飛行可靠性高、安全性高、效率高、起飛和著陸場地要求低、操作簡便、影像分辨率更高等特點，在天氣晴朗、風力較小(5級以下)的情況下，可獲得精度更高的航攝數據，是小范圍航空攝影的發展重要趨勢。
2 多旋翼無人機測繪原理
2.1飛控平臺
多旋翼無人機作為一種微型飛行器，在飛行過程中不僅易受由身物理特性(空氣動力特性、重力特性、陀螺效應和旋翼慣量矩等)限制的影響，還很容易受到氣流等外部環境的干擾。因此，飛行控制技術對保證無人機穩定性、安全性至關重要。多旋翼無人機的飛行控制系統包括三大部分：姿態控制、位置控制和高度控制。姿態控制通過由陀螺儀、加速度計、磁強計輸出的角速度、加速度、磁強信息融合得到的姿態估計而獲取反饋信息，并對反饋信息進行計算輸出三個姿態控制參量，這三個控制參量與最終的轉速分配，直接影響著電機轉數，進而完成無人機位置、姿態和速度的控制，通過GPS與光流傳感器獲取位置信息、速度信息，進而實現無人機的位置控制。高度控制包括對無人機高度和爬升速度的控制，其通過GPS、超聲測距傳感器、加速度計、氣壓計數據進行融合得到的數據獲取高度反饋信息，通過高度反饋信息計算相應的控制參量，將其輸入到轉速分配中，通過改變旋翼轉速實現對高度的控制[2]。
展開 
變槳距多旋翼無人機研究進展
變槳距多旋翼無人機研究進展
趙勃，徐豐羽，岳東，蔣國平
（南京郵電大學自動化學院、人工智能學院，江蘇 南京 210023）
摘要：目前廣泛應用的多旋翼無人機均采用螺距角不可變的固定槳距旋翼，此種旋翼結構雖降低了機身復雜度，卻限制了動力機構的控制品質和能量效率，且犧牲了動力失效下挽救墜機的能力，而引入變槳距結構則可以很好地解決上述問題。文中總結闡述了變槳距多旋翼無人機的原理、特點、應用場景及研究進展，并提出了其關鍵技術問題及發展趨勢。其研究內容為旋翼式無人機研究領域中的基礎和關鍵技術，對促進多旋翼無人機及其他構型的無人機自主飛行控制研究有較好的推動作用。
來源：民用無人機產業
展開 無人機航測是選擇固定翼還是多旋翼？
無人機測繪通過無人機低空攝影獲取高清晰影像數據生成三維點云與模型，實現地理信息的快速獲取。效率高，成本低，數據準確，操作靈活，可以滿足測繪行業的不同需求。大大地節省了測繪人員野外測繪的工作量，取得了巨大的社會和經濟效益。
航測無人機
有的也叫做RTK無人機。
相較于航拍無人機，具有以下四個特點：
1、 快速航測反應能力
2、突出的時效性和性價比
3、監控區域受限制小
4、地表數據快速獲取和建模能力
首先明確無人機分為兩大類：固定翼和多旋翼
今天我們來了解下固定翼與多旋翼無人機的區別，在航測工作中如何選擇合適的無人機來進行作業。
多旋翼無人機
多旋翼無人機的優點：操作簡單，輕便，造價相對低廉，可以定點懸停
多旋翼適合航拍、環境監測、偵查、建筑建模、特殊物體運輸等小區域應用
多旋翼無人機的特點是它可以懸停，垂直升降對起飛場地要求低，但速度比較慢，續航時間段，所以在很多環境復雜，范圍不大的區域比較適合，比如：航拍，監控，偵查，建筑建模等。操作簡單，經過簡單的培訓就可以操作。
市面上像大疆，零度等消費級的無人機都是旋翼無人機。通常旋翼無人機續航時間都在20分鐘左右，載重基本就是個微單相機了。
而工業級旋翼無人機，有的最高載重在7KG，續航能達到40分鐘，相比普通消費級旋翼，也是大大提升了作業效率與適應力，在城區、礦區、災害應急等涉及區域不大的測繪有著不俗的表現。
固定翼無人機
固定翼無人機優點：續航時間長，抗風性能好，拍攝面積廣。
固定翼適合航測、區域監控、管道巡線、應急通訊等
固定翼無人機在飛行原理上與飛機類似，靠螺旋槳或者渦輪發動機產生的推力作為飛機向前飛行的動力，主要的升力來自機翼與空氣的相對運動。固定翼無人機必須要有一定的無空氣的相對速度才會有升力來飛行。
展開 多旋翼無人機方面的疲勞耐久仿真與實驗
最近在學習多旋翼無人機的知識，想了解下多旋翼無人機方面的疲勞耐久仿真與實驗，網上也沒找到相關的資料，請問有了解這方面的朋友嗎？有哪些機構可以提供相關的培訓
系留式多旋翼無人機在水面靶標實現技術研究
系留式多旋翼無人機在水面靶標實現技術研究
王海濤 閻肖鵬
（91550部隊43分隊大連 116023）
摘 要：提出一種在水面靶標實現的系留式多旋翼無人機技術方案， 根據海上試驗保障需求， 給出系統組成、工作原理，討論了無人機飛行控制、起降、光電復合光纜及收放單元、遙控軟件等關鍵技術實現思路。相比較以陸地或艦船為起降平臺的常規無人機方式，具有對起降場地要求低、空中停留時間長和可靠性高的優點，特別是在干擾條件下的反艦武器脫靶量監測、海上通信中繼等方面有較大優勢，有利于提高海上試驗效率，具有較強的可操作性。
基于3d打印結構拓撲優化的四旋翼無人機
對于目前的小型四旋翼飛行器機架結構，由于小型多旋翼無人機對結構的設計要求并不高，因此在設計過程中一方面并未廣泛引入拓撲優化方式對機架進行結構優化，另一方面幾乎不存在利用增材制造方式對優化后的結構進行加工。
但隨著小型旋翼無人機研究及商業化進程的推進，其結構的性能、成本及制造必定逐漸受到人們的關注。通過拓撲優化對無人機機架結構進行優化設計，采用增材制造將拓撲優化后的設計方案轉化為實際產品，將拓撲優化與3D打印技術結合的思路對于多旋翼無人機的設計與制造有著重要的意義。
（三）本文研究內容及目的
本文針對多旋翼無人機機架結構進行分析與設計，首先對典型的結構進行了分析，確定其載荷、工況、約束條件和允許的最大位移；然后通過商用軟件Inspire和ANSYS對四旋翼無人機有限元模型進行拓撲優化設計，驗證其靜強度、剛度是否滿足設計要求；最后對優化后的無人機機架進行3D打印工藝，實現3D打印整體成形最優結構的驗證。
二、無人機配置及優化工況
（一）機架材質及構型選擇
1、機架材質選擇
基于設計需求，對市面上的四旋翼無人機機架進行了調研，并按材質進行了分類。
展開 氫航科技攜全球最大的氫動力多旋翼亮相深圳無人機展
5月21日，2021中國國際無人系統博覽會暨第六屆深圳國際無人機展覽會在深圳會展中心揭開帷幕。氫航科技攜173公斤的氫動力多旋翼亮相展會。
據了解，這架氫動力多旋翼可以攜帶30公斤載荷飛行1小時以上，創造了多個世界第一：
l 以起飛總重和有效載荷計，它是迄今為止見諸報道的最大的氫燃料電池驅動的多旋翼無人機；
l 同體量電動多旋翼中航時最長；
l 總功率最大的氫動力多旋翼。驅動這架多旋翼的是氫航科技24千瓦額定功率的輕量化燃料電池陣列。
據介紹，這架飛機的電源設計采用了氫航科技特有的分布式氫動力技術，由8臺自帶智能電源管理的3千瓦電堆組成24千瓦功率的總電源。這種分布式電源管理技術不要求每個電堆出力均勻，當一臺電堆故障時它會自動退出服務，不會影響整機安全。
這是氫航科技第一架展示其分布式氫動力技術廣闊應用前景的無人機。這種技術允許電堆組成任意功率，沒有上限。據悉，該公司將在兆瓦級固定發電應用上采用同樣的技術，在新疆示范風電制取綠氫，為電網做儲能調峰。
氫航科技會展人員介紹，這架飛機的電堆在湖州德清總部制造，氫航具備從CCM涂覆、MEA封裝、雙極板設計到組堆測試的全套研發和小量產能力。目前自主開發的膜電極、電堆和燃料電池測試設備已交付國內多家客戶。在技術創新方面，氫航氫動力無人機已成功完成零下20攝氏度的高寒測試，氫燃料電池系統也完成了0~5300米高海拔性能測試。
本次展會展出的分布式氫動力技術，將為UAM類飛行器突破航時瓶頸提供新的動力，為氫燃料電池的規模化大功率應用開辟一條全新的道路。
展開 氫航科技攜全球最大的氫動力多旋翼亮相深圳無人機展
5月21日，2021中國國際無人系統博覽會暨第六屆深圳國際無人機展覽會在深圳會展中心揭開帷幕。氫航科技攜173公斤的氫動力多旋翼亮相展會。
據了解，這架氫動力多旋翼可以攜帶30公斤載荷飛行1小時以上，創造了多個世界第一：
l 以起飛總重和有效載荷計，它是迄今為止見諸報道的最大的氫燃料電池驅動的多旋翼無人機；
l 同體量電動多旋翼中航時最長；
l 總功率最大的氫動力多旋翼。驅動這架多旋翼的是氫航科技24千瓦額定功率的輕量化燃料電池陣列。
據介紹，這架飛機的電源設計采用了氫航科技特有的分布式氫動力技術，由8臺自帶智能電源管理的3千瓦電堆組成24千瓦功率的總電源。這種分布式電源管理技術不要求每個電堆出力均勻，當一臺電堆故障時它會自動退出服務，不會影響整機安全。
這是氫航科技第一架展示其分布式氫動力技術廣闊應用前景的無人機。這種技術允許電堆組成任意功率，沒有上限。據悉，該公司將在兆瓦級固定發電應用上采用同樣的技術，在新疆示范風電制取綠氫，為電網做儲能調峰。
氫航科技會展人員介紹，這架飛機的電堆在湖州德清總部制造，氫航具備從CCM涂覆、MEA封裝、雙極板設計到組堆測試的全套研發和小量產能力。目前自主開發的膜電極、電堆和燃料電池測試設備已交付國內多家客戶。在技術創新方面，氫航氫動力無人機已成功完成零下20攝氏度的高寒測試，氫燃料電池系統也完成了0~5300米高海拔性能測試。
本次展會展出的分布式氫動力技術，將為UAM類飛行器突破航時瓶頸提供新的動力，為氫燃料電池的規模化大功率應用開辟一條全新的道路。
展開 
一種無人直升機旋翼槳葉設計與動力學試驗
引言
隨著科學技術的快速發展，無人機在許多領域得到了成功的應用
[1]
。目前無人機主要執行的是航拍、監測環境、農業植保等任務載荷，且大部分無人機以多旋翼為主。多旋翼無人機是靠螺旋槳轉速的變化，來調整力和力矩的，實現多旋翼無人機的飛行運動控制。對多旋翼無人機的槳葉來說， 一方面，槳葉尺寸越大，越難以迅速改變其速度。也正是因為如此，無人直升機主要是靠改變槳距而不是速度來改變升力。另一方面，在大載重下，槳葉的剛性需要進一步提高。不可變距的槳葉上下振動會導致剛性大的槳葉很容易折斷。另外，
無人直升機具有載荷大、抗風性能好等優點。
展開 京東無人機累計飛行13萬公里 多省已常態化配送
8月20日上午，京東集團與中國航空綜合技術研究所（航空工業綜合所）簽署戰略合作協議，成立無人機檢驗檢測中心。
自2017年以來，京東已與航空工業綜合所在無人機標準化領域展多方面合作，共同展開多項無人機國家標準、行業標準研制，其中《無人駕駛航空器系統術語》、《民用無人機系統型號命名》、《民用多旋翼無人機系統通用要求》等標準已順利通過標委會審查，進入報批階段。
未來，雙方將圍繞無人機檢驗檢測能力、標準研究、質量工程、適航性與安全性四個方面展開合作，共同推動建設無人機行業標準、國家標準、國際標準，構建適航保證體系和無人機安全性仿真平臺。
在無人機研發方面，京東無人機已累計申請百余項專利，并在飛行控制、主動避障、智能化和集群飛行等方面進行了大量技術積累，自主研發多款機型。
截至7月底，京東無人機已經在陜西、江蘇、青海、海南、廣東等地開展無人機常態化配送，飛行總里程超過13萬公里，積累了大量運營經驗和數據。
不僅如此，京東還在陜西獲得覆蓋全省范圍的空域批文，并成為首個在省級行政區范圍進行無人機物流配送的國家級試點企業，隨著京東自主研發的第一款重型無人機京東“京鴻”大型貨運無人機在西安總裝下線，京東超重型無人機研發也正式立項。
展開 無人機行業現狀與未來發展趨勢
人機全稱“無人駕駛飛行器”，（Unmanned Aerial Vehicle）英文縮寫為，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。它涉及傳感器技術、通信技術、信息處理技術、智能控制技術以及航空動力推進技術等，是信息時代高技術含量的產物。無人機價值在于形成空中平臺，結合其他部件擴展應用，替代人類完成空中作業。隨著無人機研發技術逐漸成熟，制造成本大幅降低，無人機在各個領域得到了廣泛應用，除軍事用途外，還包括農業植保、電力巡檢、警用執法、地質勘探、環境監測、森林防火以及影視航拍等民用領域，且其適用領域還在迅速拓展。
無人機根據不同場景、平臺、應用方式，可以進行不同分類，例如：應用場景、飛行平臺、控制方式、視距、重量尺度、任務高度、活動半徑等。詳見下圖：
中國民航總局對無人機按重量1.5KG、7KG、25KG、150KG、5700KG，劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅺ、Ⅻ六類。植保類無人機歸屬Ⅴ類，無人飛艇歸屬Ⅵ類，超視距無人機歸屬Ⅶ類。實際運行中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅺ、Ⅻ類無人機有交叉時，分屬較高要求一類。串并行無人機編隊，按機隊總重量分類。
進入21世紀，隨著輕型復合材料的廣泛應用，衛星定位系統的成熟，電子與無線電控制技術的改進，尤其是多旋翼無人機結構的出現，整個無人機行業進入快速發展階段。
無人機的飛行平臺主要分為固定翼無人機、多旋翼無人機、直升無人機、其它無人機等，各飛行平臺的優勢、劣勢、特點如下：
一、多旋翼無人機系統
多旋翼無人機系統主要由機架機身、動力系統、飛行控制系統、遙控系統、輔助設備系統五部分組成。
圖：多旋翼無人機
A.機架機身
無人機的機架機身指無人機的承載平臺，一般選擇高強度輕質材料制造，例如：玻纖、玻纖維、ABS、PP、尼龍、改性塑料、改性PC、樹脂、鋁合金等。
展開 無人機可以在哪些行業應用？哪些行業應用的最多？
隨著科技的發展，很多小伙伴會問，還有許多即將進入無人機行業的朋友，無人機還能干什么呢，其實無人機用途非常的廣，無人機就是一個平臺，和車一樣，可以拉貨，可以坐人，可以當消防車救護車等等。
掛載不同的設備可以實現不同的用途。比如最常見的，掛載一個攝像頭可以做航拍，做警用監視；掛一個藥箱可以做農業噴灑等等。今天小編帶大家來看看目前無人機可以作為什么用途，目前市面上最常用最成熟的應用方向。
民用成熟應用（應用比較廣的行業）
01
航拍
這是我們普通人見到最多的應用，也是行業內應用最廣泛的，無人機廠商代表大疆創新。無人機攜帶鏡頭，飛到高空，給大家帶來不一樣的空中視角體驗。使用成本低，操作難度小，一般新手五分鐘都可以上手進行航拍攝影。現基本上一般的婚禮，活動，表演等都會使用無人機航拍。
02
農業噴灑
植保無人機，顧名思義是用于農林植物保護作業的無人駕駛飛機，該型無人飛機由飛行平臺(固定翼、直升機、多軸飛行器)、導航飛控、噴灑機構三部分組成，通過地面遙控或導航飛控，來實現噴灑作業，可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。主要為多旋翼無人機使用較多。目前我國東北地區，內蒙、新疆等地使用非常廣泛，基本家家都會使用農用植保無人機。
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