全地形越障陸空偵察車

姜鵬瀚+陳昱瑋+鄢慧敏

【摘 要】本研究項目是研發(fā)一款具備地面運動能力和空中飛行能力的小型陸空全自主偵查車，集越野車靈活機(jī)動的優(yōu)越性以及旋翼機(jī)的飛行穩(wěn)定性優(yōu)勢于一身，適應(yīng)于山區(qū)、森林及受災(zāi)城區(qū)等惡劣環(huán)境。可靈活轉(zhuǎn)換越野車模式與四旋翼模式，全地形下以第一人稱視角快速越野至偵察區(qū)域進(jìn)行空中偵察任務(wù)。針對不同復(fù)雜情況下的偵察任務(wù)要求，能夠方便快捷完成任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)；陸空；偵查

【Abstract】this research project is to develop a ground motion with ability and the ability of autonomous flight of small air reconnaissance vehicles， off-road vehicles set flexible superiority and rotorcraft flight stability advantages， adapt to the mountains， the forest and the affected urban environment. The utility model can be flexibly converted into a cross-country vehicle mode and a four rotor mode， and an aerial reconnaissance task is carried out from the first person perspective to the reconnaissance area under the full terrain. According to the requirements of reconnaissance tasks under different complicated circumstances， the task can be accomplished quickly and conveniently.

【Key words】UAV； Air； Investigation

0 引言

目前各國都有對陸空雙系統(tǒng)的開發(fā)，其研究的重點對象大多放在飛行汽車上，卻忽略了該平臺優(yōu)越的機(jī)動性能和陸空模式切換的便利性也同樣適用于小型無人車上。

在軍事領(lǐng)域，首先摧毀敵方的戰(zhàn)略目標(biāo)在軍事行動中是十分重要的，而這就需要先知道這些目標(biāo)的情況。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，靠在空中進(jìn)行對敵偵察是十分困難的，一是在未知的環(huán)境下，貿(mào)然起飛無人機(jī)進(jìn)行偵查可能會暴露目標(biāo)，而地面車輛雷達(dá)一般偵測不到，具有隱蔽性；二是野外環(huán)境復(fù)雜，不像城市或者郊區(qū)的路面情況，軍用車輛無法隨心所欲的進(jìn)入任何一個地方，使用小型偵查設(shè)備就能改變這一局面。

在民用領(lǐng)域，主要用于對受災(zāi)區(qū)域的偵查。比起地面?zhèn)刹楹涂罩袀刹欤孛妗⒖罩须p偵查系統(tǒng)的運用集兩項偵查優(yōu)點于一身，既可以深入受災(zāi)地區(qū)，偵查惡劣的地面受災(zāi)情況，也可以在空中偵查整體受災(zāi)情況，適用性更強(qiáng)。

1 主要內(nèi)容

關(guān)于無人偵查車的各項設(shè)計內(nèi)容分別是：

（1）車輪和電機(jī)的融合：全地形越障陸空偵察車是大核心研究內(nèi)容是將輪轂部分所占的空間釋放出來，安裝上電機(jī)，并將輪轂外形設(shè)計為能正好容納下螺旋槳的大小，使得螺旋槳旋轉(zhuǎn)和車輪旋轉(zhuǎn)互不干擾，傳動的形式和零件的選用是一大難點，良好的設(shè)計結(jié)構(gòu)能使無人偵察車應(yīng)付復(fù)雜的環(huán)境，減少故障率，使實用性更大程度的提高。

（2）飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)：第一是全地形越障陸空無人偵查車需要設(shè)計理想的飛機(jī)整體外形，包括四軸機(jī)身、車輪及其他附屬設(shè)備的協(xié)調(diào)與平衡，實現(xiàn)在自主偵查任務(wù)中保證機(jī)身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。第二是保證車平臺與旋翼平臺較好的結(jié)合起來，使之節(jié)約成本又提高了可利用價值。第三是對車平臺細(xì)節(jié)調(diào)整，包括機(jī)體重力平衡、車輪轉(zhuǎn)速以及槳速協(xié)調(diào)，全機(jī)身防震等，實現(xiàn)飛行過程中的穩(wěn)定飛行，提高實用價值。

（3）運動機(jī)構(gòu)：在飛行模式下，是用航模飛機(jī)電控方式控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其實現(xiàn)飛行機(jī)動。在地面模式下，是用航模飛機(jī)電控方式控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)前進(jìn)后退，使用伺服舵機(jī)改變前輪方向，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

（4）實用性調(diào)研：在已有的飛行平臺上，通過對飛控的改寫，開發(fā)多種功能，將全地形越障陸空偵察車真正參與到民用或者軍用中去。

1.1 越野平臺參數(shù)

整車制造材料采用高強(qiáng)度，高透光度的亞克力板；裝配過程采用銅柱和3D打印材料進(jìn)行固定；傳動設(shè)備則完全采用3D打印零件進(jìn)行裝配；飛機(jī)設(shè)計自重1000g。

越障車平臺不僅搭載地面動力設(shè)備，還搭載飛行平臺和任務(wù)設(shè)備，需要高強(qiáng)度抗彎、抗扭特性，故采用上下板結(jié)合來作為平臺。整個車平臺的大小為265*265mm，高度為172mm。設(shè)計地面越野最大前進(jìn)速度為5m/s。

1.2 旋翼平臺參數(shù)

飛行動力采用RS2205-S動力套裝，搭配6寸螺旋槳，單個電機(jī)最高可提供1.2KG推力，來滿足不同任務(wù)要求和空中姿態(tài)的靈活轉(zhuǎn)變。

1.3 兩平臺融合

整機(jī)分為越障車平臺，旋翼飛行平臺和兩平臺配合部件三部分；其中越障車平臺采用后輪驅(qū)動提供動力，前輪旋轉(zhuǎn)改變車狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向；旋翼平臺固定在車平臺上，提供平穩(wěn)動力輸出；配合結(jié)構(gòu)采用大車輪外齒輪傳動，旋翼電機(jī)內(nèi)置形式。整機(jī)制造材料采用高強(qiáng)度，高透光度的亞克力板；裝配過程采用銅柱和3D打印材料進(jìn)行固定；傳動設(shè)備則完全采用3D打印零件進(jìn)行裝配。

為了達(dá)到越野車平臺和旋翼平臺的合理，地形越障陸空偵察車將輪轂部分所占的空間釋放出來，安裝上電機(jī)，并將輪轂外形設(shè)計為能正好容納下螺旋槳的大小，使得螺旋槳旋轉(zhuǎn)和車輪旋轉(zhuǎn)互不干擾，結(jié)構(gòu)更緊湊，減小了整體尺寸。電機(jī)固定在車平臺的四個邊角，來提供平穩(wěn)的動力輸出。車輪與機(jī)身的固定采用3D打印零件來實現(xiàn)，并實現(xiàn)車動力的傳動和車的轉(zhuǎn)向。車輪動力傳動采用齒輪嚙合傳動，最終帶動車輪外的大內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動

2 結(jié)論

無人偵察車通過實現(xiàn)電機(jī)和車輪的融合，減小車輛體積，減輕車體重量，可在絕大多數(shù)復(fù)雜環(huán)境下安全飛行或者行駛，并可根據(jù)現(xiàn)實情況改變模式，實現(xiàn)全地形偵查，另外本機(jī)器車加載有飛控設(shè)備，對飛控系統(tǒng)的進(jìn)一步研發(fā)可實現(xiàn)全自主進(jìn)行偵查任務(wù)。

繼續(xù)研發(fā)在軍用和民用可以發(fā)揮更大的作用，比如對敵偵察和救災(zāi)上。

【參考文獻(xiàn)】

[1]夏紅梅.國外陸空兩棲平臺發(fā)展研究，廣州：船舶電子工程，2017（4）.

[2]王拖連.陸空兩用飛行汽車發(fā)展現(xiàn)狀與展望，太原：公路與汽運，2011（4）.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]