3D打印机与四旋翼飞行器研究计划.doc

3D打印机与四旋翼飞行器研究计划1研究基础1、教师团队近年来，机电工程学院注重ft年教师培养，组建多支博士科研团队，刘财勇 博士课题组研制出了桌面型3D打印机；毕凤阳老师课题组可实现3D打印产品 逆hd工程数据的精确釆集；王晓宏傅士课题组在FDM专用树脂方面的研究获得 良好的实验效果，特别适合于桌而3D打印机使用；任忠先老师课题组已研制出 多款满足3D打印机精度耍求的数控工作台，其定位精度达到0.02mmo教师团队主要成员序号姓名职称学位研究方向1刘财勇讲师傅士机械设计制造及动化2齐建家讲师硕士机械电子工程3任忠先讲师硕士机械设计制造及其A动化2、 学生团队机电工程学院大力幵展大学生创新教育，积极组织教师参与大学生创新创业 训练计划、毕业设计等实践环节，在实践中对学生进行创新思维与创新能力的培 养学院成立了学生社团组织——工程学人，由学生自我管理社团配冇专门教 师机械制图、电气控制等基础知识，并定期组织讲座、培训、竞赛等活动 社团成员大多承担着大学生创新创业训练计划项目3、 校外合作木项口团队与哈尔滨工业大学老师和学生合作，并与社会上很多3D打印机、 多旋翼飞行器的爱好者们共同研发3D打印机和多旋翼飞行器，并取得一些成绩, 目前，3D打印机己实现自主设计加工制作，可以进行商品化。

四旋翼飞行器机 架结构实现自主设计加工，飞控程序部分代码实现自主化通过学习合作，开阔 了眼界，锻炼了队伍，积累了机电产品研制开发的宝贵经验4、 实验室条件机电工程学院的先进制造技术实验室、特种加工实验室和机械创新实验室是 主耍的研究场所，面向老师和学生开放学院现宥项A开发研究可以使用的主耍 仪器设备包括：数控铣床、加工中心、激光切割机、三维激光扫描仪、自制的 FDM三维打印机、数控雕刻机等设备，以及各种必备的测量、测试等辅助工具2研究方向与研究目标2.1 3D打印机的3D打印市场已经渡过了启蒙期，正处于快速发展的阶段在我院成 功研制基于FDM的3D打印机基础上，继续深入研究面向大众消费级的、耗材 便宜的桌面型3D打印机，进一步降低机器制作成本，争取在教育行业中推广使 用同吋研制并联式3D打印机，为并联机器人、并联机床的研究奠定基础主要技术指标：打印空间：350X350X400毫米；打印材料：1.75毫米 ABS/PLA；打印速度:1800毫米/分钟；打印精度:0.01毫米;支持脱机打印2.2四旋翼飞行器在现有手动遥控四旋翼6行器基础上，并结合我校大测绘、大交通的行业背 景，我院四旋翼飞行器的研究方向主要集中在航拍、G动与d主飞行控制技术两 方面。

1、航拍无人机航拍摄影是以无人机作为空中T台，搭载高分辨率CCD数码相机、 轻型光学相机、红外扫描仪，激光扫描仪、磁测仪等设备获取信息，用计算机对 图像信息进行处理，并按照一定精度要求制作成图像，是集成了高空拍摄、遥控、 遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术无人机航 拍影像具有高清晰、大比例尺、小而积、高现势性的优点，广泛应用于国家生态 环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用调査、水资源开发、农作物 K势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林 病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球以及广告摄影等领域主要技术指标：相对距离：＞250米；飞行速度：＞15米/秒；拍摄吋间： ＞10分钟；拍摄质量：720p或更高；数据格式：图像、图片、GPS数据2、自动与自主飞行控制技术0主飞行技术多年来一直是航空领域研究的热点，并且在实际应用中存在大 量的需求我院目前已实现四旋翼飞行器的手动遥控，在此基础上，改进现宥的 四旋翼飞行器，根据预先确定的航路和规划的任务，在地而站的帮助下使其具冇 较强抗干扰和环境自适应能力，扩展在相对确定环境下的H动控制与H主控制能 力，实现在多种环境中快速、平稳飞行，甚至能高质量的完成空中悬停、低速平 飞等高难度飞行动作。

主耍技术指标：相对距离：＞250氷；飞行速度：＞15米/秒；滞空时间： ＞15分钟；悬停位置误差：1米；惯性单元精度：静态1、动态3";悬停 精度：＜1.0米3研究内容3.1机架结构1、3D打印机机架对现冇笛卡尔坐标形式的机架进行工业外观设计，同时研制并联式3D打印 机机架结构形式，在虚拟设计仿真的基础上进行样机研制2、四旋翼飞行器机架采用X字飞行模式，初期进行简单的三维设计，通过理论数据分析，进行 下一步的改进，四轴选用注塑型材，优点是价格低廉，方便安装，结构可靠需 要高要求时采用碳纤维管3.2控制系统1、3D打印机控制系统使用ATmega 2560作为主控芯片，设计相应的温控电路、电机驱动电路、 冷却电路、LCD与按键电路、限位开关电路、SD读卡器电路等，并在现有控制 程序的基础上更好地实现多电机的PWM控制和挤出头恒温控制算法等关键技2、四旋翼行器控制系统在现宥飞控系统基础上增加新的功能，支持3轴、4轴、6轴等旋翼式飞行 器，实现多种模式飞行，如定高模式，定点模式，一键回航等支持航点规划， 初步达到无人机水准实现地而站控制飞行、摇杆控制飞行和遥控器控制飞行， 并具有较高的操作稳定性。