基本信息

项目名称:
基于四旋翼飞行器的可拼接空中飞行机器人
小类:
机械与控制
简介:
本设计的目的在于通过多个四旋翼飞行器的拼接组合来更高效的完成传统无人机的任务,和实现一些新的传统无人机无法完成的任务。比如在需要对某个较大面积的区域或是一栋建筑的内部进行探测时,本设计中的多个四旋翼飞行器会首先拼接成一个整体,目的是为了在从基地飞往任务区的较长距离的飞行中增加飞行稳定性并提到飞行效率。
详细介绍:
本设计的目的在于通过多个四旋翼飞行器的拼接组合来更高效的完成传统无人机的任务,和实现一些新的传统无人机无法完成的任务。比如在需要对某个较大面积的区域或是一栋建筑的内部进行探测时,本设计中的多个四旋翼飞行器会首先拼接成一个整体,目的是为了在从基地飞往任务区的较长距离的飞行中增加飞行稳定性并提到飞行效率。当到达执行任务的区域后再分离为单一个体分头探测,目的是能更高效的对目标区域完成探测,在最短时间内完成任务。当探测结束后多个四旋翼飞行器再次拼接成为一个整体并返航,整个任务完成。 以上是其在现实任务中的一种应用。另外在实验室内可为人工智能及群体智能等理论提供很好的实践平台。

作品图片

  • 基于四旋翼飞行器的可拼接空中飞行机器人
  • 基于四旋翼飞行器的可拼接空中飞行机器人

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

1.从项目整体来讲,其设计颠覆了以往多无人机编队飞行和群体智能控制领域的常规设计思路。以拼接组合这种方式大大增强了整体的稳定性和可操控性,并针对这种模型提出了新的控制方法和理论。2.从机械结构设计角度讲,不但其单个机器人拥有较好的飞行性能,其多个自动拼接之后形成的新飞行器也具有很好的飞行性能。这种既兼顾单一飞行器的性能同时考虑整体飞行性能和自动拼接性能的设计在世界范围内都是独一无二。3.控制理论方面,本项目中多个飞行机器人之间的协调及路线规划涉及到很多人工智能和群体智能方面的理论。这些理论都是自动化领域今后研究的重点,具有重大意义和广阔前景。4.它同样是一个优秀的实验平台。为多机器人协同控制和人工智能控制理论提供实践平台。5.为无人机领域,多机器人协同控制领域提供了一种全新的思路和方案,使群体控制不再拘泥于多个单一个体的分布式控制。在本设计中这些个体通过自动的拼接组合形成了一个新的整体,通过这种方式可使本身较为脆弱的单一飞行器个体拼接后具备更强的适应能力,以应对更加复杂的环境。也就是1+1大于2理论。

科学性、先进性

1.飞行器体积小,所占空间小,适合多平台、多空间的应用。2.具有很强的机动性,能快速.灵活地在各个方向进行机动,进而大大缩小旋回半径,节省时间,提高效率。3.结构简单,易于控制,且能执行各种特殊危险任务。因此我们选择四旋翼飞行器作为空中机器人的载体。现有的基于四旋翼飞行器的多机协同以及编队飞行都是在实验室内完成的,并且必须依靠外部(不是安装在四轴飞行器上的)摄像头完成识别并由外部计算机对其进行控制,因此实用性不强。本作品可在任意地点完成任务,包括对接等,无需外部传感器协助。这就大大增强了其实用价值,可在很多场合中发挥作用。

获奖情况及鉴定结果

2011年5月21日在黑龙江省哈尔滨南通大街145号启航大厅进行比赛,获得一等奖。

作品所处阶段

正在升级,接近尾声。

技术转让方式

综合多方的优点,创建自己的模型。

作品可展示的形式

实物、产品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

1.可替代传统的无人侦察机高效完成大面积的侦察任务; 2.可为人工智能及群体智能等理论提供实践平台; 3.军事用途:可作为电子战的优秀的载体,发挥其可分离优势可增强电子干扰(ECM),电子反干扰(ECCM),电子攻击(EA)的攻击效果; 4.可搭载成像设备用于战场持久监视,或搭载多种传感器用于战场态势感知; 5.灾区及临时通讯网路搭建。

同类课题研究水平概述

目前从世界范围来看可以实现拼接飞行的飞行器仍比较罕见。赏没有发现与本设计能实现完全相同功能的产品,与之相近的并具有借鉴意义的有: 瑞士联邦理工学院的Distributed Flight Array (分布式飞行阵列项目);MIT的multi-vehicle testbed to demonstrate and evaluate the coordination and control 项目; MIT的UAV SWARM Health Management Project;
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