复杂环境下无人机结构设计与姿态分析

谢兵，梁孝林，祁宇明，肖帅

（1.天津职业技术师范大学 机器人及智能装备研究院，天津300222；2.十堰市高级技工学校，湖北 十堰442000）

0 引言

无人机是通过机体内装备的自主程序来控制飞行或根据地面控制站无线遥控设备的操作指令控制飞行[1-2]。旋翼飞行器因为其具备垂直起降、空中悬停等优势，以及可搭载侦查设备、实现多目标的监测与追踪，成为国内外研究的热点。亚利桑那州大学[3]提出的MATE四轴无人机，具有高精度速率的数据算法能力，保证独立、编队飞行的高机动性；柏林洪堡大学[4]研发的黑锋无人机，在轻量化原则下保证了较高强度；大疆创新科技有限公司[5]的精灵系列无人机广泛应用于航空拍摄、森林防火预警、电力线路巡视、人员搜救等；上海交通大学[6]的倾转旋翼机将固定翼与旋翼完美结合，实现其独特的优势。为解决复杂环境对无人机的影响，国内外学者分别从无人机机械结构与控制算法改进方面进行相关研究，取得一定的研究成果。由于六旋翼无人机存在飞行时间短、抗风性差、研究难度相对较大等，因此针对六旋翼无人机的研究相对较少。六旋翼无人机系统的结构及飞行姿态控制算法的研究，对提高飞机的飞行性能和飞行质量具有重要意义。

1多旋翼无人机结构设计与分析

1.1 无人机整体结构

多旋翼无人机的主要组成部分包括升降系统、机体本身、动力装置、航电设备。其中电动机与旋翼构成升降系统；机体本身包括力臂、机身上下板；……