多功能多旋翼异物摘除无人机的研制和应用

摘 要 科学技术的快速发展，使人们能够通过无人机对各种危险环境进行指定的工作，这无疑大大降低了工作风险，提高了工作效率。现阶段，我国在无人机异物摘除方面仍旧存在异物摘除效率低、成本过高等问题，这显然不利于指定工作的完成。为此，有必要研制出一种具备多种功能的多旋翼异物摘除无人機来专门进行异物摘除工作，本文便对这种多功能多旋翼异物摘除无人机的功能研制及应用优势进行深入的探讨，希望能为多功能多旋翼异物摘除无人机的进一步推广与应用做出贡献。

【关键词】多功能 多旋翼 异物摘除 无人机

在人类生产生活过程中，难以避免的会遇到需要进行异物摘除的情况，但在某种情况下的异物摘除工作不仅需要耗费大量的人力物力，还极有可能存在极大风险，而这也使人们在进行异物摘除时往往花费成本较大且摘除效率也较低。为此，为了提高异物摘除效率，降低异物摘除风险，就必须要通过一种多功能多旋翼异物摘除无人机的应用来予以解决。以下便对多功能多旋翼异物摘除无人机的基本功能及核心功能研制进行探讨，并对该类无人机在异物摘除中的应用优势进行阐述。

1 多功能多旋翼异物摘除无人机的基本功能研制

1.1 飞行功能研制

在多功能多旋翼异物摘除无人机研制中，飞行功能是其基本功能，在进行异物摘除时，不仅需要确保飞行功能稳定可靠，还要实现飞行功能的控制来使无人机变得更加灵活。因此，为了确保无人机能够按照预定的三维坐标进行平稳飞行，就必须要使其具备三维坐标程控飞行功能。无人机应具备三种飞行控制模式和降落方式，分别是自主控制模式、增稳控制模式及手动控制模式，同时，这种三种飞行控制模式的切换响应速度应不超过0.1秒且无人机的飞行姿态与飞行状态不会受到影响。为了使无人机在进行异物摘除时能够飞行稳定，还要确保无人机具备定点悬停功能，并且在受到恶劣天气影响时，无人机中应安装航向指示灯。无人机的机头应具备重定向功能，通过该功能能够使无人机通过手柄或按键的方式进行定向飞行。应对该无人机的三种飞行模式的优先级进行设置，在通常情况下，增稳飞行模式的优先级更高，并在其进行自主飞行时遇到人工干预后需要对执行任务是否中断进行确定。

1.2 通讯及测控功能研制

多功能多旋翼异物摘除无人机的通讯及测控功能也是其基本功能之一，应确保无人机在40米高度飞行时其遥测距离至少在2公里以上，并且需要无人机具备实时传输功能和视频全向功能，对数据图像的传输时效延时不得超过300毫秒，对数据传输的误码率不得超过10-6且延时不得超过20毫秒，同时，由于周边电磁环境的复杂性，需要确保无人机的抗无线电干扰能力与电磁兼容性能较强。

2 多功能多旋翼异物摘除无人机的核心功能研制

要想确保多功能多旋翼异物摘除无人机在进行异物摘除时能够高效完成，需要其具备多种核心功能来予以保证。

2.1 任务功能研制

任务功能是多功能多旋翼异物摘除无人机的关键所在，应确保该无人机能够进行定点自动拍照的同时，还能进行手动拍照。同时，在无人机巡检过程中应按照任务的实际需要来搭载可见光或红外线传感器。其中，可见光传感器的照片采集质量应不少于1200万像素，同时其还具备连续可调的自动对焦与遥控变焦功能。而红外线传感器的分辨率则不应少于640×480，其测温精度不得低于2K，热灵敏度不得少于50mK，并确保其能够在-20℃至150℃的恶劣环境中进行正常拍摄，并且其需要具备自动对焦功能。该无人机所收集到的红外影像显示方式为伪彩，并且能够对红外影像中的最高温度值及位置点进行实时显示与实时存储及传输。无人机在执行任务时，可视范围的水平角度应为-180度至+180度，且无人机俯仰角度不得小于-60度至30度。

2.2 监控显示功能研制

多功能多旋翼异物摘除无人机搭载的地面显示设备应为高亮屏，这样能够保证无人机在强光环境中进行拍摄。同时，该无人机还应具有任务规划功能，并且能够通过地面站来对无人机的航摄路线进行更改，航摄路线中的航路点至少应为50个。该无人机在进行异物摘除工作时不仅能够对任务过程进行实时记录与下传，还能对无人机的各个分系统的相关信息进行显示与传输，工作人员能够对无人机的整个任务过程视频进行导出与回放。地面站与机载设备能够对无人机的红外影响及摄录的图像信息进行存储，该无人机还具备遥测参数与飞行航迹的处理、记录及显示功能，在无人机中具备飞行日志下载与分析工具，这使无人机能够对飞行数据进行在线记录。此外，地面站还能够对机头的指向进行清晰观察，并能够借助于网络对地图进行下载与更新，同时，地面站还能将无人机的飞行航迹、机头指向及预设航线等相关信息在地图中进行直观显示。

2.3 飞行控制功能研制

无人机的飞行控制精度直接关系到异物摘除任务的高效性，为此，在进行飞行控制功能研制时，需要确保其在地理坐标水平精度上不得超过1.5米，垂直精度不得超过3米，在无人机处于正常飞行状态中，巡检系统对无人机的飞行控制水平精度不得超过3米，垂直精度不得超过5米。

2.4 无人机安全防护功能研制

无人机安全防护功能的研制主要包括以下内容，其一是自检功能，在自检功能中应包括电池电压、遥控遥测信号模块、电池电压模块、电机模块等，该功能能够在系统某一模块发生故障时进行相应类型的自动声光报警，同时锁死系统，使维修人员能够根据报警的类型来快速判断出故障部件。为了防止无人机在巡检途中发生故障，应设置一键返航功能，并且在无人机链接信号中断时能够进行自动返航。当无人机的电池电压达到告警值时，无人机会自动进行声光提示。最后，无人机在飞行过程中发生飞行高度或速度异常、电机工作状态异常情况，会将异常报警信号传输到地面站或手柄当中进行自动报警。在电池防护方面，应确保各类型电池，如任务设备电池、飞控电池等的单次使用时间超过无人机自身的续航时间，且电池的充放电次数不得少于300次。电池的充电温度应为0℃至45℃度，在电池的接头处应具备较高的绝缘性且连接牢固、可靠，以此确保电池能够长时间的连续使用。在对电池进行安装时，应采取必要的防淋雨与防振动措施，且在电池充电或储运过程中还应具备防爆与阻燃等措施，且便于携带，在此基础上还要确保电池的充电能够更加便捷。

2.5 多功能多旋翼异物摘除无人机功能实现的注意事项

在对多功能多旋翼异物摘除无人机进行研制时，应注意以下事项：

（1）无人机的空机质量不得超过7公斤；

（2）无人机外壳为绝缘性材料；

（3）在无人机中搭载机载追踪器；

（4）无人机中的各个紧固件与连接件应采取防松措施且布局合理；

（5）无人机中的现场配套工具应装箱储运，且储运箱不得超过两个；

（6）无人机的支架、旋翼等能够进行更换的部件应进行标识；

（7）对无人机中电子元件及机械零部件的保养周期不得少于50个小时或100个起落。

3 多功能多旋翼异物摘除无人机的应用

在无人机的发展初期，人们对无人机的使用大多是用来进行监视的，现代化信息技术的发展使无人机的功能变得越来越多，如今已经不再仅仅局限于监视功能。多功能多旋翼异物摘除无人机不仅对环境的适应性强、功能多样、配置简单，而且便于维护、控制灵活、使用寿命大幅度提升，这也使其在异物摘除任务中的效率更高且成本更低，有效降低了人工进行异物摘除时的风险，这使其在社会中的应用变得越来越广泛。

4 结语

总而言之，由于多功能多旋翼无人机在异物拆除时具备无可比拟的优势，这也使其具备了极高的应用价值，并在各个领域的异物摘除中得到了广泛应用，该无人机的功能多样，能够有效完成指定任务，降低人力物力损耗，为社会的发展做出了卓越的贡献。

参考文献

[1]薛亮，王新华，贾森，孙一力，王硕.基于模糊PID的多旋翼无人机姿态控制系统设计[J].电子设计工程，2016，24（16）：61-63.

[2]秦维彩，薛新宇，张宋超，顾伟，陈晨.基于响应面法的P20型多旋翼无人机施药参数优化与试验[J].江苏大学学报（自然科学版），2016，37（05）：548-555.

作者单位

国网宁夏电力公司银川供电公司 宁夏回族自治区银川市 750001