一种多旋翼无人机三轴稳定云台的设计*

宋 科(昆明理工大学 建筑工程学院，云南 昆明 650500)

0 引 言

近年来，随着飞行器控制技术、微型传感器技术和高度集成处理器技术的快速发展和推广应用，多旋翼无人机逐步向高效、多功能化方向发展，因其具有操作简单方便、易于装配维修和结构简单等特点迅速成为无人机中的新贵，并广泛应用于航空航海、军事、警用民用、农林等多个领域[1-4]。稳定云台作为无人机平台上的重要部件，已被世界各国广泛研究与应用。例如，以色列军方研制的MOSP云台系统，英国的Phoenix云台系统，美军“捕食者”战略无人机上装备的“天球”云台系统等[5]。稳定云台可搭载多种传感器和光学精密仪器，其主要用于民用航拍、地形测绘、反恐侦察、目标跟踪识别等用途[6]。然而，随着多旋翼无人机的快速发展和对其功能要求的不断提高，一些传统的稳定云台已经不能满足其发展的需要。首先，多旋翼无人机在高速移动或者转向的情况下，机身往往受到来自外部环境产生的振动和偏移，从而造成航拍图像的不稳定，画面出现横纹、断层现象甚至偏离拍摄目标。其次，由于传统云台重量较大且结构稳定性不佳，在对无人机造成较大负荷的同时也不利于航拍画面质量的提高。

因此，为了更好地实现对航拍目标的不间断、高质量的实时视频画面传输，本研究借助数字化设计技术和计算机仿真技术，以小巧、易装配及轻量化为目标导向设计一款以多旋翼无人机为搭载平台的小型三轴稳定云台，并对其结构进行静力学校核和动力学分析。……