基于arduino單片機模塊無人機動力測試試驗臺及控制軟件研發

趙淼 羅名俊 宋昊 馬博磊

摘 要 近些年來，無人機市場發展迅速，代替人類執行各種各樣的特殊任務。其極大地降低了人力成本，提高效率，降低操作人員面臨的危險性，所以無人機在未來有巨大的發展前景。動力系統是無人機的心臟，具有至關重要作用。基于此，基于arduino單片機模塊制作無人機動力測試試驗臺及對控制軟件進行研發，以方便對無人機動力系統進行測試確定符合執行不同任務場景的無人機動力系統。

關鍵詞 無人機 動力測試

0引言

隨著航空航天技術和計算機技術的發展，無人機取得了迅猛發展，無論是在軍事、國防還是在民用方面都得到了廣泛應用。在軍事方面，無人機能夠執行簡單的偵察、監視任務，并不斷向執行定位、空中打擊、電子戰、警戒乃至空戰等高級任務方向發展，成為軍隊不可或缺的裝備。在民用領域，無人機可以用于海域監視、森林火災監控、勘察測繪、農藥噴灑、管線巡檢、氣象探測、空中拍攝、緝毒偵察、安保監控、地質考察等方面。因此，無人機正逐漸代替人類完成復雜的工作，節約了人力成本，具有極大的應用前景。而動力系統是無人機的心臟，其是無人機重要組成部分之一，具有至關重要的作用。其中無人機動力系統由四個部分構成：電池、電機、電子調速器和螺旋槳。其中電池電壓不能超過電子調速器額定電壓;電池最大電流應大于電調額定電流。電池電壓不能超過電機最大電壓。電調最大電壓不能超過電機最大電壓。因此，對無人機動力系統的測試具有至關重要的作用，符合當今市場發展的任務要求。

無人機動力系統是無人機的核心設備，但同時也是無人機設備中故障率較高、調整復雜、維修工作量較大的系統，其工作狀態直接關系到無人機能否安全起飛并穩定、可靠地飛行。由于無人機動力系統在運轉過程中會產生磨損、電器老化等問題，而螺旋槳也會產生磨損，造成運轉不平穩。無人機一次航行時間無法確定，如果在無人機起飛前動力系統存在的這些問題不能及時被發現，輕則導致無人機起飛失敗，重則導致無人機飛行過程中墜毀。為此，需要借助于動力測試系統進行測試，定期對動力系統進行檢測和調試。同時，發動機與螺旋槳之間存在匹配問題，需要利用測試系統進行發動機和螺旋槳的匹配試驗，測試不同規格的螺旋槳與發動機相匹配時的動力性能。因此，對無人機動力系統的測試具有至關重要的作用，符合當今市場發展的任務要求。

1結構分析

對動力測試試驗臺采用CATIA軟件進行結構設計，并通過ABAQUS軟件進行強度分析，在壓強為200Pa作用下，損失結果如圖1-2所示。

從應力云圖中可以看出應力集中處主要位于電機座處，支架的型變量較小，從云圖也可以看出最大的應力值為2.060？04，遠小于材料的屈服強度。為了更直觀的看出測試臺架的型變量，我們在電機軸上選擇路徑點，如圖3所示，在y軸方向建立路徑，并在：“xy數據選項”中畫出這些點y軸方向路徑的位移值，如圖4所示，由圖可以直觀的看出最大位移量約為0.1385？03如圖可以滿足需求。

2軟件設計

如圖5所示，為設計的軟件界面。其可以測量拉力、扭矩、溫度、空速等等參數。

3結論

（1）通過CATIA軟件對本項目無人機動力測試系統結構進行設計，并通過Abaqus軟件進行仿真驗證，確保結構強度滿足市面上常用的無人機動力系統測試要求;

（2）Arduino單片機的二次開發。通過c語言進行編程，將傳感器所得到的數據傳遞給串口，并由開發軟件通過串口將傳遞的數據進行采集并進行數據處理，其中軟件開發基于Labview進行開發完成。

參考文獻

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