19、多模式机器人的航行与飞行

多模式机器人的航行与飞行

1. 机器人结构设计

多模式机器人SailMAV由碳纤维、泡沫和外壳结构组成。作为研究平台，其每个组件都应可替换和升级，同时不影响防水性能。
- 船体与机翼连接 ：两个船体通过刚性闭孔机翼连接，机翼采用高性能泡沫芯，通过湿法铺层工艺包裹一层100µm的碳纤维织物。这种技术提供了出色的强度和抗挤压能力，制造周期约为一天。
- 帆的设计 ：两个帆采用相同的制造方法，还内置了伺服驱动装置，可改变攻角。每个船体末端固定有两根碳纤维管，构成尾部并承载控制面的驱动线。

2. 形态变化驱动

该机器人的一个关键挑战是开发并集成一种能改变帆形态的机制。此驱动器的一个关键要求是不可逆性，因为两种模式都将长时间启用。
- 帆的角度调整 ：帆可绕纵向机身轴旋转，呈现两种不同的水平方向角度：航行时为90°（垂直），飞行时为10°。10°的二面角可提高飞行时的滚转稳定性，且可通过更换凸轮随意改变。
- 自主控制 ：在两种模式下，每个帆都可绕自身旋转，用于控制飞机的滚转（飞行）和调整帆的方向（航行）。

3. 航空电子设备

SailMAV机器人平台具有新颖的结构和混合功能，需要独特的航空电子设计以实现自主操作。
- 飞行控制器 ：由运行PX4固件的Pixhawk2飞行微控制器控制。该自动驾驶仪板采用运行频率为180MHz的ARM M4，向8个执行器输出信号并读取所有机载传感器的数据。
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