一种五旋翼飞行机器人的机体设计(附件)
五旋翼飞行机器人是基于现代的多旋翼飞行机器人改造的新型飞行器，四周小旋翼的安装和驱动类似四翼飞行机器人的结构构型。五旋翼飞行机器人是科学设计和低的成本的综合，对大批量生产是有利的，并且没有多余的机体零件和繁多的装置，只需要一些半导体元件，这样的说来使用和维护费用少。在中美展开贸易战的背景下，以往的多旋翼飞行机器人研制技术已被封锁。我国迫切需要研制一种新型多旋翼飞行机器人来打破技术壁垒。因此，本文将五旋翼飞行机器人的机体设计作为本文选题。内容为五旋翼飞行器机器人的机体外型设计，观察并且学习现有多旋翼飞行机器人机体的设计，完成飞行器的三维机体设计。熟练应用solidworks等软件进行三维设计。并且画出飞行器的三维图和爆炸图。关键词 五旋翼飞行机器人，旋翼，solidworks，机体设计
目录
1.绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文研究内容 2
2.solidworks三维设计 3
2.1方案总体设计 3
2.1.1构型分析 3
2.1.2设计软件选择 4
2.2结构设计 4
2.2.1机身结构设计 5
2.2.2机翼设计 8
2.2.3电机结构设计 22
2.2.4旋翼结构设计 33
3.总结与展望 35
3.1本文总结 35
3.2展望 35
参考文献 36
致谢 38
1.绪论
1.1研究背景
五旋翼飞行机器人是一种基于现代的多旋翼飞行机器人改造的新型飞行器。 在复杂和错综危险的地区中，五旋翼飞行机器人会实施我们不能胜任的事情， 比如说繁复情况的通信对抗、到灾难现场帮助我们和在近距离监看敌人。相比一般飞行机器人，它具有许多优点。 第一，设计发挥空间大，在设计上五旋翼飞行机器人没有舱室及逃离装置，这样降低了飞行机器人的重量和成本，它还放宽了设计五旋翼飞行机器人的一些限制，如飞行机器人的电机可以更科学。第二，在忽略载人的因素下，飞行机器人的机动载荷因数数值可以设置比较大，这样结构更合理，气动放置较科学。 第三造价低廉。在设计制造上无需 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
传统设备，必要的感觉系统就可以。相比常规飞行机器人，成本可节约一半。第四，五旋翼飞行机器人能够实施非常危险的任务。第五，五旋翼飞行机器人较强大突然反应能力，能适应恶劣环境。如图1.1所示。
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图1.1 五旋翼飞行器
1.2国内外研究现状
当今，全球的五旋翼飞行机器人一般都是比较小的无人飞行器，根据功能分为两种： 家庭使用和公司使用。 公司使用销量最大的是大疆的“悟”灵感2，如图1.1所示。它的出现在全球范围都有影响力，最大亮点是航拍。它的机臂材料是采购的碳纤维，机身材料是铝合金，在它前面有距离传感器，高清摄像头，另外还有三轴云台。它在前面装有双目视觉系统，可检测三十米范围内的物体并且可以进行避开作业，在开启避开障碍物的功能下，依然飞行灵敏，最快速度可达五十四千米每小时。除了上面功能外，灵感2还装有一个顶部红外感知传感元器件，这个传感器能感知上方六米范围内的东西，在飞行机器人升高时，可以防止飞行器撞击头顶物体。此外，“悟”灵感2装有其他AI飞行和影像拍摄，自我认路功能可以帮助灵感2安全无忧地完成飞行路线，快速自旋功能可以让云台实现无限连续的转动范围，指点飞行及智能跟随功能则让复杂镜头的拍摄唾手可得。
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图1.2 “悟”灵感 2
以视频拍摄为卖点，gopro karma是美国GoPro公司开发的一种迷你型四旋翼无人飞行机器人，如图所示，它结构紧凑，易于携带。 机身可折叠放入配套的轻便外壳里，外壳可以当做背包 ，KARMA装有GRIP稳定器，可以实现高空航拍无晃动。此外KARMA采用大尺寸的螺旋桨，保证了整机飞行时的稳定。 同时，整机的亮点是可以把智能手机当做遥控器，通过无线网与飞行器实现配对。 增加了对用户的友好性。
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图1.3 GOPRO KARMA
1.3本文研究内容
本文以五旋翼飞行机器人的机体设计为背景，以五个旋翼为控制对象，基于solidworks三维设计软件进行飞行器的机体外型设计。内容涉及机身结构设计、机翼结构设计、电机结构设计和转子结构设计。初步完成了五旋翼飞行机器人的机体设计方案并进行了相关技术的学习。
本文各章节安排如下：
第一章绪论。一开始全方位多角度介绍了五旋翼飞行器的研究进程和独有的亮点，根据当今的研究特点，提出本文的研究方向和目标，安排文章的行文顺序。
第二章总体设计。Solidworks三维软件机体设计是本文追求的目标，分四个部分的设计来叙述结构方面的设计。
第三章思考了在五旋翼飞行机器人设计过程中的想法。最后，本人对这些天的工作总结并进行了展望。
2.solidworks三维设计
2.1方案总体设计
从大范围来说，想出一种新的外形构造的飞行机器，想出方案到飞行器落地，东西多，耗费时间多，需要设计人员投入大量时间，设计可以分为下述两个阶段。
1.拟定技术要求。飞行器技术确定了飞行器性能使用条件、环境指标和性能指标等。 飞行器技术要求通常由飞行设计单位或飞行机器人订货单位进行拟定，但是由于飞行机器人的技术要求是一组系统且相互制约的技术指标， 所以技术要求是共同拟定的。因此，飞行器的技术要求是设计的基本依据。
2.飞行器设计过程。飞行器单位根据拟定好的飞行器技术要求，把飞行器的主要参数、基本外型与部位安排确定下来。
2.1.1构型分析
改良飞行器要求在机身中部和四周各安装一副旋翼，中部旋翼的安装和传动类似五旋翼飞行机器人主旋翼的结构类型，头部的和普通飞机一样 如图1.3所示：改飞行器要求在机身中部和四周各安装一副旋翼，中部旋翼的安装和传动类似五旋翼飞行机器人主旋翼的结构类型，头部的和普通飞机一样 如图1.3所示：
目录
1.绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文研究内容 2
2.solidworks三维设计 3
2.1方案总体设计 3
2.1.1构型分析 3
2.1.2设计软件选择 4
2.2结构设计 4
2.2.1机身结构设计 5
2.2.2机翼设计 8
2.2.3电机结构设计 22
2.2.4旋翼结构设计 33
3.总结与展望 35
3.1本文总结 35
3.2展望 35
参考文献 36
致谢 38
1.绪论
1.1研究背景
五旋翼飞行机器人是一种基于现代的多旋翼飞行机器人改造的新型飞行器。 在复杂和错综危险的地区中，五旋翼飞行机器人会实施我们不能胜任的事情， 比如说繁复情况的通信对抗、到灾难现场帮助我们和在近距离监看敌人。相比一般飞行机器人，它具有许多优点。 第一，设计发挥空间大，在设计上五旋翼飞行机器人没有舱室及逃离装置，这样降低了飞行机器人的重量和成本，它还放宽了设计五旋翼飞行机器人的一些限制，如飞行机器人的电机可以更科学。第二，在忽略载人的因素下，飞行机器人的机动载荷因数数值可以设置比较大，这样结构更合理，气动放置较科学。 第三造价低廉。在设计制造上无需 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
传统设备，必要的感觉系统就可以。相比常规飞行机器人，成本可节约一半。第四，五旋翼飞行机器人能够实施非常危险的任务。第五，五旋翼飞行机器人较强大突然反应能力，能适应恶劣环境。如图1.1所示。
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图1.1 五旋翼飞行器
1.2国内外研究现状
当今，全球的五旋翼飞行机器人一般都是比较小的无人飞行器，根据功能分为两种： 家庭使用和公司使用。 公司使用销量最大的是大疆的“悟”灵感2，如图1.1所示。它的出现在全球范围都有影响力，最大亮点是航拍。它的机臂材料是采购的碳纤维，机身材料是铝合金，在它前面有距离传感器，高清摄像头，另外还有三轴云台。它在前面装有双目视觉系统，可检测三十米范围内的物体并且可以进行避开作业，在开启避开障碍物的功能下，依然飞行灵敏，最快速度可达五十四千米每小时。除了上面功能外，灵感2还装有一个顶部红外感知传感元器件，这个传感器能感知上方六米范围内的东西，在飞行机器人升高时，可以防止飞行器撞击头顶物体。此外，“悟”灵感2装有其他AI飞行和影像拍摄，自我认路功能可以帮助灵感2安全无忧地完成飞行路线，快速自旋功能可以让云台实现无限连续的转动范围，指点飞行及智能跟随功能则让复杂镜头的拍摄唾手可得。
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图1.2 “悟”灵感 2
以视频拍摄为卖点，gopro karma是美国GoPro公司开发的一种迷你型四旋翼无人飞行机器人，如图所示，它结构紧凑，易于携带。 机身可折叠放入配套的轻便外壳里，外壳可以当做背包 ，KARMA装有GRIP稳定器，可以实现高空航拍无晃动。此外KARMA采用大尺寸的螺旋桨，保证了整机飞行时的稳定。 同时，整机的亮点是可以把智能手机当做遥控器，通过无线网与飞行器实现配对。 增加了对用户的友好性。
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图1.3 GOPRO KARMA
1.3本文研究内容
本文以五旋翼飞行机器人的机体设计为背景，以五个旋翼为控制对象，基于solidworks三维设计软件进行飞行器的机体外型设计。内容涉及机身结构设计、机翼结构设计、电机结构设计和转子结构设计。初步完成了五旋翼飞行机器人的机体设计方案并进行了相关技术的学习。
本文各章节安排如下：
第一章绪论。一开始全方位多角度介绍了五旋翼飞行器的研究进程和独有的亮点，根据当今的研究特点，提出本文的研究方向和目标，安排文章的行文顺序。
第二章总体设计。Solidworks三维软件机体设计是本文追求的目标，分四个部分的设计来叙述结构方面的设计。
第三章思考了在五旋翼飞行机器人设计过程中的想法。最后，本人对这些天的工作总结并进行了展望。
2.solidworks三维设计
2.1方案总体设计
从大范围来说，想出一种新的外形构造的飞行机器，想出方案到飞行器落地，东西多，耗费时间多，需要设计人员投入大量时间，设计可以分为下述两个阶段。
1.拟定技术要求。飞行器技术确定了飞行器性能使用条件、环境指标和性能指标等。 飞行器技术要求通常由飞行设计单位或飞行机器人订货单位进行拟定，但是由于飞行机器人的技术要求是一组系统且相互制约的技术指标， 所以技术要求是共同拟定的。因此，飞行器的技术要求是设计的基本依据。
2.飞行器设计过程。飞行器单位根据拟定好的飞行器技术要求，把飞行器的主要参数、基本外型与部位安排确定下来。
2.1.1构型分析
改良飞行器要求在机身中部和四周各安装一副旋翼，中部旋翼的安装和传动类似五旋翼飞行机器人主旋翼的结构类型，头部的和普通飞机一样 如图1.3所示：改飞行器要求在机身中部和四周各安装一副旋翼，中部旋翼的安装和传动类似五旋翼飞行机器人主旋翼的结构类型，头部的和普通飞机一样 如图1.3所示：
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