【淺析多旋翼無人機(jī)的組裝與調(diào)試8200字（論文）】

多旋翼無人機(jī)的組裝與調(diào)試研究目錄TOC\o"1-3"\h\u225071引言 112442無人機(jī)方案總體設(shè)計 250402.1當(dāng)前主流無人機(jī)類型分析 2113052.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計需求 2169092.3系統(tǒng)設(shè)計的總體要求 261182.4技術(shù)指標(biāo) 2285432.5方案總體設(shè)計 2159282.6自平衡原理分析 3283343防撞裝置設(shè)計 4286383.1各個關(guān)鍵部件設(shè)計 4151753.1.1電動機(jī)選型 461593.1.2防撞保護(hù)罩設(shè)計 42263.1.3防撞保護(hù)罩設(shè)計應(yīng)用范圍 5215883.1.4旋翼設(shè)計 7199483.2機(jī)架設(shè)計 7277263.2.1設(shè)計原則 7314533.2.2材料選擇 8124163.2.3機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計 9205624無人機(jī)的組裝 11165364.1各主要模塊 1127524.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 11319474.1.2激光避障模塊 1143054.1.3電源模塊 12172134.1.4信號傳輸模塊 1265794.1.5主控電路 12249784.1.6遙控模塊 13109794.1.7顯示模塊 1392384.2各模塊組裝 14207884.3功能調(diào)試 14305024.3.1電路檢查 14223044.3.2通電測試 15298734.3.3功能測試 1527345設(shè)計總結(jié) 1630573參考文獻(xiàn) 181引言伴隨著國內(nèi)市場經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，各行業(yè)都呈現(xiàn)出前所未有的蓬勃生長景象。其中的無人機(jī)也已經(jīng)迎來了技術(shù)發(fā)展的春天，無人機(jī)就是一種利用手機(jī)進(jìn)行無線電遙控器設(shè)備和手機(jī)自備的應(yīng)用程序控制器而產(chǎn)生的不載人飛機(jī)，無人機(jī)能夠在無人駕駛條件下實現(xiàn)復(fù)雜的空中飛行和負(fù)載任務(wù)。在這么多無人機(jī)的種類里面，最為具有代表性的應(yīng)該就是一架四旋翼式的無人機(jī)了，這種類型的無人機(jī)最大不同之處就是它能夠在飛機(jī)的起航和著陸時都是垂直地進(jìn)行，人們在選擇使用它時很簡單，便于操縱員對其進(jìn)行監(jiān)視和偵查，無人機(jī)也能夠?qū)⒆约旱娘w向距離到一個目標(biāo)較近的地方等等。2無人機(jī)方案總體設(shè)計2.1當(dāng)前主流無人機(jī)類型分析目前市場上主要生產(chǎn)的存在幾種類型的無人機(jī)，按照其基本功能進(jìn)行劃分主要有以下幾種包括：航拍類，植保型無人機(jī)類，氣象型無人機(jī)類，監(jiān)控型無人機(jī)類，測繪型無人機(jī)，按規(guī)格和大小進(jìn)行劃分：微型無人機(jī)(0kg-7kg)，輕型無人機(jī)(7kg-116kg)，中性(116kg-5776kg)，大型無人機(jī)(5776Kg)。本設(shè)計主要針對微型和輕型無人機(jī)設(shè)計，進(jìn)行改進(jìn)，防止無人機(jī)撞擊后造成財產(chǎn)損失。2.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計需求針對無人機(jī)防撞需求，本次設(shè)計主要提供兩種解決渠道，一是在旋翼周圍加裝一種防撞隔離保護(hù)罩；二是在無人機(jī)底部加裝激光模塊。參考有該需求的無人機(jī)，主要是微輕型，故將本方案的無人機(jī)大小尺寸設(shè)為750mm*750mm*220mm左右，1）保護(hù)罩設(shè)計：根據(jù)無人機(jī)旋翼的大小，設(shè)計保護(hù)罩的大小尺寸；2）激光模塊的設(shè)計：在保證低成本的同時，實現(xiàn)更好的高度預(yù)警；2.3系統(tǒng)設(shè)計的總體要求1）飛控數(shù)據(jù)傳輸至控制端的功能：能夠即使方便地讓操縱手了解無人機(jī)姿態(tài)，方位，速度等；2）圖像、視頻采集功能：將無人機(jī)所處周圍環(huán)境準(zhǔn)確記錄，方便以后分析；3)高度檢測功能：根據(jù)當(dāng)初設(shè)定閾值，當(dāng)達(dá)到高度閾值時，發(fā)出報警信號，以提醒操作人員；2.4技術(shù)指標(biāo)按照前期提出的方案設(shè)計需要，提出以下設(shè)計指標(biāo)1)數(shù)據(jù)通信周期：20±5ms；2)數(shù)據(jù)傳輸距離：3000米以內(nèi)；3）保護(hù)罩強(qiáng)度：34mps4)高度傳感器：高度范圍在0-100m2.5方案總體設(shè)計四旋翼無人機(jī)的四只機(jī)翼被放置在機(jī)身兩邊，左右各二，大小形狀都一模一樣。他們是在同一水平線和高度線上，無人機(jī)由機(jī)體、控制模塊和電源動力設(shè)備這三個部分組成，三個部分彼此相互配合又互寸在各自不同的功能區(qū)別。無人機(jī)的整個體也就是它的整個機(jī)架，電源動力設(shè)備主要指的是一個電源，電動機(jī)以及四個螺旋翼的設(shè)備，電源可以為一臺電機(jī)運行和服務(wù)提供穩(wěn)定的能量，電機(jī)可以為一個旋翼運行服務(wù)，這樣一臺無人機(jī)就可以正常地飛行；所謂的自動化控制設(shè)備指的是對無人機(jī)進(jìn)行自動化控制的系統(tǒng)，主要用于傳輸指令。正常的設(shè)計當(dāng)中，應(yīng)該是把一架無人機(jī)的四個旋翼安置在一個平面上，這樣可以確保整個無人機(jī)的上部的重量是四面均勻受力。這些設(shè)備主要功能是能夠提供電源、傳輸數(shù)據(jù)和控制無人機(jī)等。其中針對本方案中的無人機(jī)保護(hù)罩的改造，它主要用于隔離旋翼，防止其與周圍碰撞，如圖1所示。圖1四旋翼無人機(jī)的構(gòu)造2.6自平衡原理分析四旋翼的無人機(jī)，本身就存在極其微妙的平衡關(guān)系，四根長度相同的軸線使之位于同一圓環(huán)四點，并且能夠保持重心的位置。總之，四旋翼無人機(jī)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)了平移、繞垂、旋轉(zhuǎn)、俯仰、翻滾、上下升降等六個運動，全部仰賴與自身的平衡性。這個時候，一旦平衡被打破，例如，主旋翼失調(diào)，即會造成無人機(jī)偏離航道水平線的情況，又由于四個旋翼無法唉同一個水平面發(fā)生牽引運動，則會進(jìn)一步導(dǎo)致無人機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重傾斜。此外，相鄰兩個旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的旋轉(zhuǎn)是相反的，也就是說，四個機(jī)翼分別是順時針、逆時針、順時針、逆時針這樣的順序擺放。彼此相鄰的兩個之間永遠(yuǎn)不是一樣的方向，整個機(jī)身是依靠機(jī)翼來完成上升。通過這種方式，來達(dá)到理想的飛行狀態(tài)并且保持自平衡。當(dāng)升力等于重力時則處于懸空停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)向上的力增加時，則處于機(jī)身的上升狀態(tài)，當(dāng)向下的力增加時，則處于機(jī)身的下降的狀態(tài)。3防撞裝置設(shè)計3.1各個關(guān)鍵部件設(shè)計3.1.1電動機(jī)選型如今，小型無人機(jī)的動力組件主要是發(fā)動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。通過驅(qū)動帶動螺旋槳和渦輪發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)。盡管內(nèi)燃機(jī)的效率高，輸出功率也相對較大，如果單就效率而言其實最好的選擇，但是它也有一個非常致命的缺點，調(diào)整速度是極其不方便的，因此，電力不高，續(xù)航能力不強(qiáng)的電動機(jī)反而成為首選。因為考慮到無人機(jī)飛行時間相對較短，所以電動機(jī)仍然成為了最佳的選擇方案。驅(qū)動電機(jī)作為無人機(jī)最重要的設(shè)備部件之一。在很大程度上控制了無人機(jī)的飛行高度和各項參數(shù)指標(biāo)，因此對電機(jī)的選擇要慎重謹(jǐn)慎。確定無人機(jī)的各項基本性能指標(biāo)后，電動機(jī)參數(shù)基本能夠確定，以便無人機(jī)能夠順利執(zhí)行低空飛行的任務(wù)。因此這個時候就要保證，電動機(jī)能夠維持的飛行時間盡量的長，但又要地方電動機(jī)額定功率太大造成的欠載狀態(tài)會大大降低無人機(jī)的效率，還會增加起飛時無人機(jī)的重量。另一方面，如果電動機(jī)的額定功率太小，電機(jī)過載。續(xù)航能力太低又會影響整個無人機(jī)的使用，所以根據(jù)以上的闡述，需要注意一下幾點。首先是，在權(quán)衡無人機(jī)發(fā)動機(jī)相關(guān)參數(shù)的時候，需要考慮到發(fā)動機(jī)的重量。通過閱讀相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)起飛升力與功率成正比。通過這種方式，因此，必須選擇大功率的發(fā)動機(jī)，得到巡航時間的保證并完美配合螺旋槳。3.1.2防撞保護(hù)罩設(shè)計本設(shè)計方案中的防撞保護(hù)罩主要用于保護(hù)無人機(jī)的旋翼，因為無人機(jī)的主要動力來源于旋翼，在無人機(jī)工作狀態(tài)中，旋翼一直處于高速自轉(zhuǎn)的狀態(tài)，容易對周圍物體形成較大安全威脅，同時也損傷旋翼，因此需要一個保護(hù)罩將旋翼與周圍環(huán)境相隔離。保護(hù)罩大體如圖2所示。圖2護(hù)罩大體詳細(xì)尺寸如圖3所示，外輪廓為半徑為142.5mm，總體長度為239.2mm，高度為34.6mm圖3詳細(xì)尺寸由于考慮到該保護(hù)罩應(yīng)時刻保護(hù)無人機(jī)旋翼，為了省去反復(fù)拆卸與裝配的麻煩，因此將保護(hù)罩與無人機(jī)橫梁一體設(shè)計生產(chǎn)，其與無人機(jī)橫梁位置關(guān)系如圖4所示。圖4無人機(jī)橫梁位置關(guān)系圖3.1.3防撞保護(hù)罩設(shè)計應(yīng)用范圍因為本設(shè)計方案中的無人機(jī)除了采用激光模塊來保障安全外，還在無人機(jī)旋翼周圍加裝了保護(hù)罩來保障飛行安全，由此還需要對該保護(hù)罩進(jìn)行受力分析和強(qiáng)力校核，以此明確該無人機(jī)的使用范圍和注意事項，圖5為保護(hù)罩受力概念。圖5保護(hù)罩受力概念（局部）如圖6所示，該無人機(jī)的保護(hù)罩主要保護(hù)無人機(jī)旋翼來自四個方向的撞擊，它所受到的沖擊力主要來源于當(dāng)無人機(jī)向前運動時對周圍物體所產(chǎn)生的沖擊力對應(yīng)的反作用力，因此分析無人機(jī)收到的撞擊力，先要分析無人機(jī)的最大運動速度，質(zhì)量等方面參數(shù)。圖6護(hù)罩受力概念圖由于本方案主要針對微型無人機(jī)，故假定其質(zhì)量為0.6公斤，同類型無人機(jī)最大飛行時速為15m/s，它在受到撞擊后時速瞬間將為0m/s，假設(shè)緩沖距離僅有0.1m，假設(shè)保護(hù)罩與接觸物的碰撞面積為2平方厘米。則參考物理運動學(xué)關(guān)于加速度公式式（3.1）這之中=末速度=初速度=緩沖距離再參考牛頓第二定律F=ma式（3.2）F=所承受的撞擊力則參考壓力公式式（3.3)由公式可知瞬時壓強(qiáng)達(dá)到了3375000帕，約為3.4MPa，由于我們選用的是碳纖維材料，碳素纖維樹脂復(fù)合材料的強(qiáng)度一般情況之下都能超過3500兆帕，這樣的直觀的概念相當(dāng)于是鋼的7-9倍。完全可以承受沖擊，保證旋翼的完好3.1.4旋翼設(shè)計對于無人機(jī)來說，旋翼是無人機(jī)的空氣動力來源，四組旋翼高速自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個向下的推力，從而讓空氣對無人機(jī)產(chǎn)生一個反作用力，托舉無人機(jī)，保障無人機(jī)完成飛行任務(wù)，旋翼的直徑越長，在相同電機(jī)相同轉(zhuǎn)速下其拉力越大，直徑越小拉力越小。常見的有兩葉，三葉和四葉。在其他各項技術(shù)指標(biāo)相同的情況下，葉片越多其拉力越大，但是其轉(zhuǎn)動慣量與空氣阻力也就越大。電機(jī)使三葉槳達(dá)到與二葉槳相同轉(zhuǎn)速時，需要的電流就更大，而當(dāng)電流增加到十幾安培乃至幾十安培時，電機(jī)的內(nèi)阻就會消耗掉一定的功率產(chǎn)生熱量，而電機(jī)對槳產(chǎn)生的動能相對減小了一部分。使用多葉槳達(dá)到與兩葉槳相同轉(zhuǎn)速需要消耗的功率就更大。因此，通常的情況下，三葉槳和四葉螺旋槳的工作效率不如二葉螺旋槳的工作效率。所以對于多旋翼無人機(jī)我們使用二葉槳。如圖7所示。圖7二葉槳其詳細(xì)尺寸如8所示，長260mm，單個葉片長122.5mm，中心軸直徑為9mm。圖8詳細(xì)尺寸3.2機(jī)架設(shè)計3.2.1設(shè)計原則在進(jìn)行最后機(jī)架設(shè)計時，需要遵循設(shè)計原則，從實際情況出發(fā)，考慮一下幾個方面：材料，在保證成本低廉的情況之下保證材料一直要輕巧穩(wěn)固并且堅固，一定要在輕巧、堅固兩者之間綜合考量，否則要么太重造成過載，要么過脆造成質(zhì)量問題。結(jié)構(gòu)合理，容易后期的拓展和下一步的裝置，否則不易于制造和組裝；牢記過程，保證機(jī)架本身的可拆卸性，能夠比較快捷的進(jìn)行維修，調(diào)理和更換，便于安裝和拆卸零部件；抗震性，不能再運行過程中經(jīng)過外部干擾因素或者運行時的顛簸和震動就導(dǎo)致整個無人機(jī)的癱瘓和宕機(jī)；易于維護(hù)和保養(yǎng)，機(jī)架要能夠具有一定的抗腐蝕性，可以保證使用的時間能夠盡量長一點，延長使用壽命，盡可能多的節(jié)省使用成本。3.2.2材料選擇在整理歸納多方的資料和數(shù)據(jù)，進(jìn)行最終次論證和權(quán)衡之后，最終決定將四旋翼無人機(jī)的框架材料選擇碳纖維。這種材料的含碳量高達(dá)95%。具有極高的韌性，可以保證不會輕易損壞導(dǎo)致無人機(jī)無法使用，而且其材質(zhì)也十分輕便，強(qiáng)度甚于鋼鐵。尤其明顯的是其耐腐蝕、模量高的特點。足以使之廣泛應(yīng)用于社會各個層面，如公共安全的探測、軍事工業(yè)等各個不同領(lǐng)域。從微觀角度來看，碳纖維其實與傳統(tǒng)的人工石墨極為相似，其結(jié)構(gòu)無序且有雜質(zhì)層。每一層之間的中心點距離大約為3.39a至3.42a，都是以碳原子相隔。而且還存在原子之間互相排列不規(guī)則的情況。每一層跟各層之間相互連接的同時所需要依靠的就是范德華力一般而言，我們可以把碳纖維相互地比作就是由各種排列有序的結(jié)晶物和孔道所構(gòu)成。碳纖維包含了所有碳性原料的特點，而碳素纖維樹脂復(fù)合材料則是包含了炭纖維的一切特點并且還有優(yōu)化和提升。碳素纖維樹脂復(fù)合材料的強(qiáng)度一般情況之下都能超過3500兆帕，這樣的直觀的概念相當(dāng)于是鋼的7-9倍。除此之外，碳素纖維樹脂復(fù)合材料的比模量也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的鋼鐵材料。與原來的玻璃纖維相比，這種新型纖維材料的密度已經(jīng)超過了兩倍于楊氏模量，而且耐腐蝕極強(qiáng)，可以很好的保證其質(zhì)量?？梢酝ㄟ^孔隙率的變化和強(qiáng)度反映出，其模量和強(qiáng)度已明顯呈現(xiàn)反比例變化。層與層之間的剪切強(qiáng)度均會受到影響，彎曲強(qiáng)度與彎曲模量亦均會因為受到了不同程度的影響而導(dǎo)致改變。拉伸的強(qiáng)度隨著孔隙率的大小發(fā)生變化，它們也是按相反方向發(fā)生變化，拉伸模量幾乎沒有那么多地受到孔隙率大小的影響。這種新材料的纖度也是十分可觀，通過研究發(fā)行，在一般情況下為19克，但拉力異常強(qiáng)大，甚至可以達(dá)到每微米300kg。就拉力的強(qiáng)度而言，目前現(xiàn)階段極少有無知能夠強(qiáng)于碳纖維。如果處于沒有空氣的真空裝填，碳纖維依然可以憑借自身優(yōu)良的承受力耐受高于3，000度的溫度。并且形成維度與強(qiáng)度成正比的趨勢，溫度越高，碳纖維越強(qiáng)。然而，遺憾的是，這種材料的強(qiáng)度不盡相同，并且徑向強(qiáng)度明顯小于軸向強(qiáng)度，因此最好不要使用徑向的強(qiáng)力，以免造成不必要的浪費。除了高耐溫性之外，碳纖維還具有耐低溫。當(dāng)溫度很低時，它不會脆化而導(dǎo)致?lián)p壞。在化學(xué)性質(zhì)層面來看，碳纖維的類似于碳。只有足夠濃度的強(qiáng)化劑才能致使其氧化。如果在溫度處于400攝氏度的條件之下，也可能會使空氣中出現(xiàn)氧化，這個時候就會產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳。此外，處于化學(xué)層面，碳纖維的耐蝕性依然是其中的佼佼者，在大自然中技術(shù)是不可能生銹。30年前就有人員做過一個至今為止扔在繼續(xù)的漫長實驗。1980年的一個周末時候，一群美國研究者把一些碳纖維材料放置在強(qiáng)烈的堿比如氫氧化鈉的氨水溶液里面中并進(jìn)行高溫浸泡。三十多年后的今天，它仍然保持原本的原始狀態(tài)。當(dāng)然，這種鋁合金材料也是并非堅如金銀，其實它本身所能承受的外力是很小的，非常容易被它們所破壞，在強(qiáng)酸的影響下，會出現(xiàn)一種被氧化的現(xiàn)象，因為這種碳纖維它的電動勢確實是正值，不過這種鋁合金的電動勢確實是一個被稱為負(fù)值，所以它是在強(qiáng)酸的影響下才會發(fā)生被氧化。當(dāng)我們碰到了碳纖維及鋁合金、鋼鐵、金屬時就會出現(xiàn)有對話、滲碳及其他電化學(xué)性質(zhì)的腐蝕。當(dāng)使用這些材料，我們必須先做一些表面的處理來維護(hù)無人機(jī)后期的狀態(tài)。3.2.3機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)架始終是無人機(jī)最重要的組成部分，對于整個機(jī)架而言，其最主要的功能除了美觀之外，更重要的是其實用性，也就是其對各個部位的連接和支撐。雖然市面上有多種材料可以拿來參考和選擇。但機(jī)架對材料的要求必須過硬，這是無人機(jī)的中樞，全靠它支撐著，因此，能夠充分減輕機(jī)身重量的時候還要保證硬度必須高，強(qiáng)度必須高，密度必須小。一般有金屬、塑料、碳纖維等。根據(jù)飛行方式，一般分為“X”字形或者“十”字形兩種形式。本設(shè)計采用以碳纖維為原材料，配以“x”字形的機(jī)架設(shè)計，機(jī)架的設(shè)計效果如圖9所示。圖9機(jī)架的設(shè)計效果詳細(xì)尺寸設(shè)計如圖10所示，上端隔離板為180mm*116mm，下端托板為223mm*223mm總體支架高度為130mm。圖10詳細(xì)尺寸設(shè)計4無人機(jī)的組裝4.1各主要模塊4.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)在選擇單片機(jī)時，需要綜合考慮其實際需求，STM32系列的F103C8T6款式，成本則比較低。目前的STM32有32個內(nèi)部Cortex-M3處理器。STM32具有良好的能耗控制能力，在語音、指紋和人臉識別模塊中具有良好的控制功能。在STM32、STM32、F105/107207/407等標(biāo)準(zhǔn)中，采用m3芯的相對較高。STM32應(yīng)用程序有許多便利。STM32的PCB（printedcircuit）由于某些復(fù)用功能具有映射特性，因此該板的設(shè)計更加方便快捷；當(dāng)所有ISO接口都啟用了中斷輸入時，所有ISO端口都滿足“中斷”的要求，并且沒有連接到多個特定的管腳，這將大大簡化設(shè)計，并在原理上或PCB上支持ISO端口的測試。當(dāng)時，從代碼的開發(fā)和下載來看，如果沒有足夠的引號，這兩個ISO行是否基本適用于該型號就沒有必要了。窗口可以下載方案。STM32保留了優(yōu)秀的功能，大大降低了開發(fā)成本。小型控制單元在集成系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)設(shè)計要求采用的設(shè)備。MCU開發(fā)系統(tǒng)一般不提供最小系統(tǒng)。核心大小32位，速度72MHz，程序存儲器容量256KB，程序存儲器類型Flash，RAM容量48KB，I/O端口和內(nèi)部設(shè)備和外部設(shè)備的數(shù)量多。芯片的電源為2V～3.6V，具有低功耗模式的各種功能，滿足低功耗應(yīng)用的要求。4.1.2激光避障模塊有效和安全地實現(xiàn)自主飛行的方法是無人機(jī)在室內(nèi)和陌生環(huán)境下飛行的第一要素，因此，在設(shè)計無人機(jī)的時候保證其自主避障的能力就顯得十分重要，無人機(jī)不僅能獲得飛機(jī)周邊的環(huán)境信息，還要根據(jù)獲得的環(huán)境信息進(jìn)行障礙物回避處理和路徑計劃設(shè)計。飛機(jī)的室內(nèi)定位模塊主要是利用在飛機(jī)上安裝的外部傳感器來實時獲取飛機(jī)的位置信息,并且通過繪制出所需要畫好的環(huán)境地形圖,將避障系統(tǒng)分為針對飛行器中各個障礙物進(jìn)行檢測和路線規(guī)劃兩個部分進(jìn)行完成。無人機(jī)可以用障礙物檢測模塊來識別障礙物,計算得出障礙物與機(jī)身之間距離相關(guān)性的信息。路徑規(guī)劃模塊根據(jù)飛機(jī)和障礙物之間距離測量的相關(guān)信息來調(diào)整飛機(jī)的航程和路徑,以避免飛機(jī)的障礙物。在室內(nèi)自主飛行中，不僅需要確定四重轉(zhuǎn)子的位置和姿勢，還需要確定障礙物并安全避免。自主障礙物避免模塊是通過圖像發(fā)送模塊設(shè)計的。圖像信息通過圖像傳輸模塊傳遞到障礙物避免系統(tǒng)，使用障礙物避免算法進(jìn)行圖像識別，檢測周圍環(huán)境。在自主障礙物避免模塊的設(shè)計中，為了減少圖像識別中的計算量和消耗功率，因此設(shè)計了基于激光單目視覺系統(tǒng)和圖像傳輸模塊的組合的自主障礙物檢測系統(tǒng)。根據(jù)物體表面檢測到的激光點來確定障礙物和當(dāng)前體的距離，然后估計矩形物體的移動距離以避免安全障礙物。4.1.3電源模塊電源插孔使用的是POWER_JACK_3。AMS1117-3.3LMI084是一種提供輸出端和電壓頻率范圍分別為3.3v的正向電和低壓電的升降式直流穩(wěn)壓器,此款穩(wěn)定器擁有自我保護(hù)機(jī)制，一旦內(nèi)部集成過熱保護(hù)就會開啟限流電路，是多旋翼無人機(jī)的最佳選擇。圖11電源模塊電路設(shè)計圖4.1.4信號傳輸模塊在信號傳輸模塊中為了增加通信距離，數(shù)據(jù)發(fā)射模塊采用收發(fā)器+PA+LNA的技術(shù)方案。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，RF信號由內(nèi)部PA放大，然后輸出到外部匹配電路，然后發(fā)送到外部功率放大器芯片，并經(jīng)由天線發(fā)射。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)時，天線首先拾取RF信號，并經(jīng)由匹配電路經(jīng)由外部低噪聲放大器將其發(fā)送到收發(fā)機(jī)，并且收發(fā)器提取在內(nèi)部放大后的載波上有用的信息。4.1.5主控電路主控芯片采用STM32F103C8T6，工作頻率72Mhz，主要用來進(jìn)行據(jù)幀格式的轉(zhuǎn)換，收發(fā)緩沖控制和接口變換等都在前一版本的基礎(chǔ)上得到了整體的提升。圖12主控電路圖4.1.6遙控模塊遙控器可以控制俯仰角、橫滾角、偏航角和發(fā)動機(jī)，也可以控制水平飛行速度、垂直升降速度和偏航角。第三搖桿可以拿來用于控制云臺的俯仰角和偏航角。遙控器還具有啟停按鈕、一鍵返回按鈕、噴灑操作按鈕等輔助功能，指示燈可顯示燃油量、電量、網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、操作狀態(tài)、發(fā)動機(jī)狀態(tài)、飛控狀態(tài)。另外，飛行控制系統(tǒng)的功能可通過16位撥號開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。它有兩個USB端口。迷你USB接口與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，USB-a接口用于連接手機(jī)。4.1.7顯示模塊顯示器應(yīng)能顯示數(shù)據(jù)和圖形，考慮到同一塊液晶屏尺寸越大，功耗越大，綜合考慮之后，還是選用了0.94英寸的OLED顯示板，該顯示器的電流消耗相對較低，能夠滿足系統(tǒng)要求，采用紅藍(lán)雙色塊屏。圖13顯示模塊電路設(shè)計圖除此之外，還帶有LED發(fā)光二極管的顯示狀態(tài)，分別為紅、綠、藍(lán)三種顏色光的閃爍狀態(tài)。圖14LED發(fā)光二極管的顯示狀態(tài)4.2各模塊組裝在多旋翼無人機(jī)的設(shè)計過程中，重點在于避障模塊。通過焊接工具、購買后的電子元器件來實現(xiàn)其實物的焊接制作。激光多旋翼無人機(jī)的避障模塊在完成時需要做到以下點：分析避障模塊的電路圖及系統(tǒng)功能，從而構(gòu)思系統(tǒng)的電路板的焊接布局，為整體焊接完成做好準(zhǔn)備。模塊在設(shè)計和制作的過程中，按照電路框圖，將激光傳感器模塊、電容、電阻、發(fā)光二極管、電源插座、顯示屏、單片機(jī)等多個芯片全部布局完成，焊接完成如圖15所示。圖15焊接完成圖顯示屏幕位于左下角，用以顯示傳感器探測到的障礙物距離，電源接口位于左上角通過數(shù)據(jù)線即可接通電源，模塊即可進(jìn)行工作。從整體來看，模塊布局合理，緊湊，質(zhì)量輕便，適宜在多種場景下搭載。4.3功能調(diào)試4.3.1電路檢查給硬件電路板放置好之前,不要再外加任何信號,進(jìn)行一次電路測試。對