基于arduino單片機模塊無人機動力測試試驗臺及控制軟件研發(fā)

趙淼 羅名俊 宋昊 馬博磊

摘 要 近些年來，無人機市場發(fā)展迅速，代替人類執(zhí)行各種各樣的特殊任務(wù)。其極大地降低了人力成本，提高效率，降低操作人員面臨的危險性，所以無人機在未來有巨大的發(fā)展前景。動力系統(tǒng)是無人機的心臟，具有至關(guān)重要作用。基于此，基于arduino單片機模塊制作無人機動力測試試驗臺及對控制軟件進行研發(fā)，以方便對無人機動力系統(tǒng)進行測試確定符合執(zhí)行不同任務(wù)場景的無人機動力系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 無人機 動力測試

0引言

隨著航空航天技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，無人機取得了迅猛發(fā)展，無論是在軍事、國防還是在民用方面都得到了廣泛應(yīng)用。在軍事方面，無人機能夠執(zhí)行簡單的偵察、監(jiān)視任務(wù)，并不斷向執(zhí)行定位、空中打擊、電子戰(zhàn)、警戒乃至空戰(zhàn)等高級任務(wù)方向發(fā)展，成為軍隊不可或缺的裝備。在民用領(lǐng)域，無人機可以用于海域監(jiān)視、森林火災(zāi)監(jiān)控、勘察測繪、農(nóng)藥噴灑、管線巡檢、氣象探測、空中拍攝、緝毒偵察、安保監(jiān)控、地質(zhì)考察等方面。因此，無人機正逐漸代替人類完成復雜的工作，節(jié)約了人力成本，具有極大的應(yīng)用前景。而動力系統(tǒng)是無人機的心臟，其是無人機重要組成部分之一，具有至關(guān)重要的作用。其中無人機動力系統(tǒng)由四個部分構(gòu)成：電池、電機、電子調(diào)速器和螺旋槳。其中電池電壓不能超過電子調(diào)速器額定電壓;電池最大電流應(yīng)大于電調(diào)額定電流。電池電壓不能超過電機最大電壓。電調(diào)最大電壓不能超過電機最大電壓。因此，對無人機動力系統(tǒng)的測試具有至關(guān)重要的作用，符合當今市場發(fā)展的任務(wù)要求。

無人機動力系統(tǒng)是無人機的核心設(shè)備，但同時也是無人機設(shè)備中故障率較高、調(diào)整復雜、維修工作量較大的系統(tǒng)，其工作狀態(tài)直接關(guān)系到無人機能否安全起飛并穩(wěn)定、可靠地飛行。由于無人機動力系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生磨損、電器老化等問題，而螺旋槳也會產(chǎn)生磨損，造成運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。無人機一次航行時間無法確定，如果在無人機起飛前動力系統(tǒng)存在的這些問題不能及時被發(fā)現(xiàn)，輕則導致無人機起飛失敗，重則導致無人機飛行過程中墜毀。為此，需要借助于動力測試系統(tǒng)進行測試，定期對動力系統(tǒng)進行檢測和調(diào)試。同時，發(fā)動機與螺旋槳之間存在匹配問題，需要利用測試系統(tǒng)進行發(fā)動機和螺旋槳的匹配試驗，測試不同規(guī)格的螺旋槳與發(fā)動機相匹配時的動力性能。因此，對無人機動力系統(tǒng)的測試具有至關(guān)重要的作用，符合當今市場發(fā)展的任務(wù)要求。

1結(jié)構(gòu)分析

對動力測試試驗臺采用CATIA軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過ABAQUS軟件進行強度分析，在壓強為200Pa作用下，損失結(jié)果如圖1-2所示。

從應(yīng)力云圖中可以看出應(yīng)力集中處主要位于電機座處，支架的型變量較小，從云圖也可以看出最大的應(yīng)力值為2.060？04，遠小于材料的屈服強度。為了更直觀的看出測試臺架的型變量，我們在電機軸上選擇路徑點，如圖3所示，在y軸方向建立路徑，并在：“xy數(shù)據(jù)選項”中畫出這些點y軸方向路徑的位移值，如圖4所示，由圖可以直觀的看出最大位移量約為0.1385？03如圖可以滿足需求。

2軟件設(shè)計

如圖5所示，為設(shè)計的軟件界面。其可以測量拉力、扭矩、溫度、空速等等參數(shù)。

3結(jié)論

（1）通過CATIA軟件對本項目無人機動力測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并通過Abaqus軟件進行仿真驗證，確保結(jié)構(gòu)強度滿足市面上常用的無人機動力系統(tǒng)測試要求;

（2）Arduino單片機的二次開發(fā)。通過c語言進行編程，將傳感器所得到的數(shù)據(jù)傳遞給串口，并由開發(fā)軟件通過串口將傳遞的數(shù)據(jù)進行采集并進行數(shù)據(jù)處理，其中軟件開發(fā)基于Labview進行開發(fā)完成。

參考文獻

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