农用多旋翼无人机总体结构设计毕业论文

 2021-04-07 06:04

摘 要

由于农用多旋翼无人机低空性强、造价低廉、结构简单、操控便捷、安全性高等突出的优越性,因此无人旋翼机更能适应农业航空植保作业要求,更符合当代社会农业的发展模式需要,具有重要的理论价值和工程应用价值。

本文选取八旋翼无人机为研究对象和平台,在分析八旋翼无人机结构形式及工作原理的基础上,按照设计要求,提出了飞行器总体方案,确定机体中央仓、机臂折叠件、喷洒装置等,同时对无人机的飞控系统进行选型介绍并提出能源供给方面采用太阳能发电系统,延长了无人机的飞行时间与飞行范围。最后,总结全文的研究工作与创新点,提出了今后进一步需要研究的问题,研究结果为农用多旋翼无人机的进一步优化设计提供了理论依据和技术参考。

关键词:农用;八旋翼;无人机;结构设计

General Structure Design of Multi Rotor UAV for

Agricultural Use

ABSTRACT

The UAV aerial plant has good low altitude,low cost,simple structure,convenient manipulation,the security features of higher,the unmanned rotoreraft can adapt to the requirements of agricultural aviation plant protection and meet the needs of the development model of modern social agriculture, has great theoretical and application value.

In this paper, the eight-rotor UAV is severed as the research platform.On the basis of analyzing the structure and working principle of the system, then follow the design requirements, the overall scheme of the aircraft control systems proposed to determine the structure of the body central,arm folding member,spray device and so on. At the same time, the selection of the flight control system of UAV is introduced and the use of solar energy power generation system to extend flight time and flight range of the UAV. At the end of the thesis, the work of the full text is summarized, and the future work is prospected. The designed eight-rotor UAV for agricultural use flying stability,the results can provide theoretical basis and technical reference for further optimal design of the multi-rotor UAV for agricultural use.

Key words:agricultural;eight-rotor;UAV;structure design

目 录

1绪论 1

1.1课题研究目的及意义 1

1.2多旋翼无人机国内外研究现状 2

1.2.1多旋翼无人机的发展过程及研究现状 2

1.2.2农用多旋翼无人机的发展及研究现状 4

1.3本课题研究内容 4

2八旋翼无人机的总体设计 6

2.1引言 6

2.1.1八旋翼无人机的结构组成 6

2.1.2 八旋翼无人机的飞行原理 7

2.1.3八旋翼无人机动力学模型 9

2.2八旋翼无人机系统平台设计 10

2.2.1硬件平台 10

2.2.2软件系统 - 11 -1

2.3小结 12

3八旋翼无人机硬件系统设计 13

3.1机械结构设计 13

3.1.1机体设计 13

3.1.3起落架设计 17

3.1.4喷洒系统设计 19

3.2八旋翼无人机飞控系统 19

3.3八旋翼无人机能源创新设计 21

3.4小结 22

4 总结与展望 23

4.1总结 23

4.2展望 23

致谢 25

参考文献 26

1 绪论

1.1课题研究目的及意义

农业是中国国民经济基础,也是民生之本。作为一个人口和农业大国,频繁发生的自然灾害、耕地资源的不断减少、严重缺乏的水资源以及严峻的环境污染等问题大大制约着我国农业生产的可持续发展,粮食的绿色安全则更是我国农业能够实现高效稳步发展的基础。

近几年频繁发生的植物病虫害问题对我国农业的生产发展有着极大的不利影响,其带来的粮食产量减少、质量下滑等问题严重限制了我国农业的发展进程。及时且高效进行喷洒农药是对病虫害进行统防统治的重要解决措施之一,能够降低其造成的经济损失,使得农业的生产效益达到最大化。

自改革开放以来,我国的农业生产得到不断重视,尽管农药生产技术水平处于世界领先地位,但是植保机械和施药技术却严重落后于国际水平。目前我国大部分依旧普遍采用手工劳动以及地面机械等方式的传统作业模式,植保机械品种单一,不仅农药利用率低,作业成本高,而且带来水土资源污染,易发生施药人员中毒等不可挽回的危害,同时不能适应病虫害的及时防治。

基于航空技术,结合植保技术发展而来的航空植保的出现对解决以上出现的问题具有重大意义,其能通过最少量的资源和人力投放,高效优质得完成大面积病虫害防治作业,非常适应农业现代化模式的发展前景。特别是无人机的应用,操作更加简便,对于不同地域和种植规模都有着更好的适应能力,其巨大的应用潜能逐渐被探索出来。

与传统施药机械相比,将无人机技术引进农业的现代化管理中,节约了大量的资源,有利于环境保护,能大幅度降低农业作业时的劳动强度和所需的人员数量,同时具有作业效率高、防治范围广、适应性好、作物损伤小、施药人员安全系数高等优点,更是我国农业实现国际化技术战略转型的重大举措。

与固定翼飞机相比,多旋翼无人机操作更加简便,场地限制小,能够实现空中稳定悬停,维护成本较低,并以其卓越稳定的飞行,简单的动力学结构以及低廉的市场价格迅速成为研究热点并得到社会广泛关注和使用。

基于上述优点,考虑到当代社会农业的发展模式需要,农用多旋翼无人机作为一种创新型农用设备,符合绿色环保、低能耗、高效益的理念,更符合我国现阶段的基本国情,研究农用多旋翼无人机更具有重要的学术价值和广阔的工业应用前景且势在必行。

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