一、飞行机器人的分类:


  从技术角度划分,飞行机器人可以分为两大类:一类是垂直起降型飞机(Vertical Take-Offand Landing,缩写:VTOL);另一类是非垂直起降型飞机。垂直起降型飞机主要包括飞艇单旋翼直升机多旋翼直升机等,其中市场应用最为广泛的是多旋翼;非垂直起降型飞机主要包括固定翼、三角翼、伞翼等,其中市场应用比较广泛的是固定翼。

              SLAM:飞行机器人的参数解析-分类_控制系统

              SLAM:飞行机器人的参数解析-分类_核心系统_02

             SLAM:飞行机器人的参数解析-分类_悬停_03


        固定翼的特点是一直向前飞行,续航时间长、巡航速度高、负载能力强,但是无法实现定点悬停,从而无法完成旋翼的很多功能。  

  与固定翼相比,旋翼的优势是可垂直起降,可悬停。这两种特点使得飞机可以突破飞行跑道的限制,同时也使其应用范围变得十分广泛,不但可以适应各种复杂的起降环境,而且还可以从事各种各样的空中作业项目。其中,单旋翼由于结构复杂,造价较高,现在主要用在一些军事领域。多旋翼结构简单、造价低、操控能力好。此外多旋翼飞机由于动力分散到多个机翼、有些还有动力冗余,有些甚至可以安装降落伞,从而可以保证多旋翼飞机较高的安全系数。这些优势使得多旋翼飞机广泛应用于民用领域。

        从行业应用的角度划分,飞行机器人大致可分为:军工级飞行机器人、工业级飞行机器人和消费级飞行机器人。本帖子中,重点介绍工业级飞行机器人和消费级飞行机器人,以下统称为民用飞行机器人。


飞行机器人的构造系统:


  飞行机器人的构造系统可分为飞行平台、飞行控制系统、任务设备和地面设备四大部分。飞行平台指的是飞机的结构架或机架;飞行控制系统(简称:“飞控”)相当于飞行机器人的大脑,是飞行机器人完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统;任务设备是指飞行机器人搭载的任务载荷,如相机以及可见光、热成像、多光谱、高光谱设备等;地面设备主要负责飞机的任务规划,如航线规划、飞行模式等,同时还具有图像显示、处理等功能。


国内民用飞行机器人的发展状况:


民用飞行机器人兴起源于两大产业背景:


  近年来,我国民用飞行机器人兴起源于两个大的产业背景:一是我国工业产业链配套的成熟,尤其在深圳,可以方便的采购到所有硬件。此外,很多企业从传统的代工开始投入研发创新。2014年“全球创新1000强”中中国企业研发总支出达299.6亿美元,比去年大增46%,显著高于全球研发支出1.4%的增速,而上榜北美和欧洲企业的研发支出仅仅增长3.4%和2.5%,日本企业的研发支出则下降14%。二是硬件成本曲线不断下降。随着智能手机的大规模批量生产,大部分传感器成本大幅降低,智能化进程迅速向更加小型化、低功耗的设备迈进,这为我国飞行机器人的发展创造了强大的成本优势。例如MEMS惯性传感器从2011年开始大规模兴起,成本仅在几美元。磁罗盘,从千元级别的商用设备,降到了不足十元的零部件。


二、飞行机器人是什么


  飞行机器人是 无人 驾驶 飞机的简称(Unmanned Aerial Vehicle),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机,包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。广义地看也包括临近空间飞行器(20-100公里空域),如平流层飞艇、高空气球、太阳能飞行机器人等。从某种角度来看,飞行机器人 可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务,可以被看做是“空中机器人”。


  按照不同平台构型来分类,飞行机器人 可主要有固定翼飞行机器人无人直升机多旋翼飞行机器人三大平台,其它小种类 飞行机器人 平台还包括伞翼飞行机器人扑翼飞行机器人 和无人飞船等。固定翼飞行机器人是军用和多数民用飞行机器人的主流平台,最大特点是飞行速度较快;无人直升机是灵活性最强的飞行机器人平台,可以原地垂直起飞和悬停;多旋翼(多轴)飞行机器人 是消费级和部分民用用途的首选平台,灵活性介于固定翼和直升机中间(起降需要推力),但操纵简单、成本较低。


  按不同使用领域来划分,飞行机器人 可分为军用、民用和消费级三大类,对于飞行机器人 的性能要求各有偏重:1)军用飞行机器人 对于灵敏度、飞行高度速度、智能化等有着更高的要求,是技术水平最高的 飞行机器人,包括侦察、诱饵、电子对抗、通信中继、靶机和无人战斗飞行机器人等机型;


  2)民用飞行机器人一般对于速度、升限和航程等要求都较低,但对于人员操作培训、综合成本有较高的要求,因此需要形成成熟的产业链提供尽可能低廉的零部件和支持服务,目前来看民用飞行机器人最大的市场在于政府公共服务的提供,如警用、消防、气象等,占到总需求的约70%,而我们认为未来飞行机器人潜力最大的市场可能就在民用,新增市场需求可能出现在农业植保、货物速度、空中无线网络、数据获取等领域;


  3)消费级飞行机器人一般采用成本较低的多旋翼平台,用于航拍、游戏等休闲用途。

             按飞行机器人起飞重量分为小、中、大型。

             SLAM:飞行机器人的参数解析-分类_控制系统_04


农用飞行机器人的情况

       目前按旋翼轴系可分为单轴、多轴及共轴反桨,按动力源分油动和电动,油动一般在80-400cc之间,电动在4-6千瓦之间,载药量在3-25升之间,操控模式分为半自架和全自架,喷雾糸统分为压力式和离心转盘式,主要技术参数为:作业飞行速度在0-7米/秒,飞行高度一般距农作物1.5-5之间,喷幅为2-8米,雾滴直经80-250微米,亩用药液(包合配水)量在300-2000毫升之间。


三、飞行机器人的外形与动力系统

       转载链接:​​飞行机器人组成(3):至关重要的动力系统​

       消费级飞行机器人 的动力系统,通常有电动机以及内燃机两种,其中以电动机为主。而电动的动力系统主要包含电机、电调(控制电机转速)、螺旋桨以及电池。动力系统各个部分之间是否匹配、动力系统与整机是否匹配,直接影响到整机效率、稳定性,所以说动力系统是至关重要的。