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【干货分享】开源的可垂直起降的双发固定翼无人机--鱼鹰M2
本帖最后由 atemphot 于
07:02 编辑
鱼鹰M2的设计制作源于之前看到军方的一款垂直起降无人机的概念：
二旋翼无人机4.jpg (32.85 KB, 下载次数: 1)
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二旋翼无人机55.jpg (8.7 KB, 下载次数: 0)
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二旋翼无人机66.jpg (21.95 KB, 下载次数: 0)
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而我设计的鱼鹰M2是这样的：
1.png (25.81 KB, 下载次数: 0)
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垂直起飞：
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切换到高速平飞：
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5.png (36.61 KB, 下载次数: 0)
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场外实际测试视频：
该视频支持切换“高清”看。由于是一个人遥控飞机并拍视频，只好把摄像手机架在遥控器上，导致飞机经常不在视频视野之中，请大家见谅！当天风比较大，3-4级，吹得呼呼响。
总体原理：
鱼鹰M2无人机，可垂直起降，可高速平飞。垂直起降控制器采用Arduino控制板，移植了MWC的二轴阿凡达飞控程序；转平飞时是APM飞控接过飞机控制权，双发飞翼的模式。搭载了“全球鹰”无人机远程控制模块，可通过3G/4G网络无限距离遥控，并回传实时视频。
垂直起降和高速平飞如何切换？
垂直起降控制器根据遥控器的油门摇杆和俯仰摇杆 以及 飞机的当前俯仰倾角 来自动控制切换。垂直起降控制器硬件有数字信号选择电路支持。
补充一张垂直起降控制器接线原理图. 可以看出 遥控器输入是先进入垂直起降控制器 侦听后，再进入APM飞控的。 而APM飞控的控制输出信号 是先发给垂直起降控制器，由垂直起降控制器根据情况决定要不要发送到 电调或舵机。 在垂直起降阶段 垂直起降控制器是切断 APM的输出信号的。
鱼鹰M2垂直起降控制器接线图.PNG (13.88 KB, 下载次数: 2)
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前面说了，垂直起降控制器采用Arduino控制板，移植了MWC的二轴阿凡达飞控程序。这个程序有个不好的地方，就是调好二轴的PID参数后，只要飞机重心或重量有稍许改变，PID参数就需要重新调，很麻烦。。。
垂直起降控制器的pid调参就是用MWC的调参软件调，目前的参数是这样的：
VTOL_PID.PNG (30.63 KB, 下载次数: 1)
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垂直起降控制器arduino程序：
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垂直起降控制器PCB设计，包括原理图和电路板图：
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飞翼机体的设计图纸文件：
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飞机所有物理结构零部件的3D打印设计源文件，由于附件大小限制，分成3个：
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3D打印的STL文件集合，这是可以直接拿去3D打印店打印的：
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下面准备慢慢贴上 飞机DIY的详细图文过程。。。。
制作该飞机所需的所有3D打印零件有这些：
舵机盒.PNG (33.07 KB, 下载次数: 0)
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插销套.PNG (29.14 KB, 下载次数: 0)
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左右力臂.PNG (33.14 KB, 下载次数: 0)
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9g舵机座.PNG (9.93 KB, 下载次数: 0)
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12mm轴套.PNG (20.13 KB, 下载次数: 0)
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标准舵机座.PNG (13.62 KB, 下载次数: 0)
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标准舵角.PNG (13.41 KB, 下载次数: 0)
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电调压盖.PNG (15.97 KB, 下载次数: 0)
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电机座.PNG (25.1 KB, 下载次数: 0)
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手表固定座.PNG (20.14 KB, 下载次数: 0)
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“鱼鹰M2”的DIY制作视频，我稍后会发布，飞翼主体是在国外大名鼎鼎的FT Versa飞翼的基础上改装的。所以我的视频只是 改装部分的。
众魔友知道，FT Versa飞翼的空气动力性能是非常优秀的。
先根据FT的视频教程 用KT板制作飞翼机体：
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IMG_030.jpg (55.08 KB, 下载次数: 0)
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然后，开始做最重要的关键部件， 就是控制2个旋翼倾转的机构：
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IMG_020_1.jpg (32.52 KB, 下载次数: 0)
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IMG_105.jpg (36.89 KB, 下载次数: 0)
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把所有零部件安装固定在 轻木板上，包括：APM飞控、GPS模块、电流计、2个30A电调、2个2814电机、遥控接收机、垂直起降控制器。。。
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然后把轻木板用螺丝和热熔胶 固定到之前做好的FT飞翼上 就大功告成了！！！
拿去飞场 爽飞吧。其实调试好之后，在自家阳台就可以 放飞固定翼了。。。
本帖最后由 atemphot 于
12:06 编辑
电路没看懂！软件主项目是空的！说明形式的广告是16年，其余全是14.15年的！真不知道这是什么意思！要发广 ...
电路看不懂可以到QQ群请教。
软件主项目是空的不是你说什么？ VTOL.rar解压缩，往Arduino 328P的单片机里刷就可以了。
14，15年的很正常，整个项目持续了2年多。机体制作视频和3D打印文件都是完整的。
还有无人机远程控制模块的帖子，本论坛还在审核之中。
之前，了解我们智能机器人项目的朋友都知道，我们是完全开源的、只出diy教程，不卖整机：
如果你要做什么都现成送到你手里的伸手党，那就没办法了！
朋友&&你这东西能制作鱼鹰飞机布&&两轴控制&&
这个好学布& &&&针对制作& &我飞行没问题 就是这个技术问题&&...
鱼鹰是倾转旋翼，机身不转的。 我这个是尾坐式起飞，机身转过90度的。 飞控程序不一样了。
对楼主的制作强烈无语，人家的原型机螺旋桨是固定在机翼上不动的，垂直起降的时候靠的是副翼来控制，怎么就给改成螺旋桨倾转的呢？
需要下功夫的是从头研发新的飞控算法，你倒好，靠机械运动解决了。
这飞机有个性！ 好飞么
这飞机有个性！ 好飞么
等我马上 上传视频！！
电路没看懂！软件主项目是空的！说明形式的广告是16年，其余全是14.15年的！真不知道这是什么意思！要发广告直接发！不带这么玩吧！
你自己下载看就知道了
这里是模型论坛，不是单片机开发论坛，能够看懂整套资料的更是少数。既然说开源，就不要这样做，开源的东西基本也就是给伸手党玩的，不然算什么
好厉害的样子
这个固定翼和四轴混搭各取所长的概念将引领无人机潮流
这个固定翼和四轴混搭各取所长的概念将引领无人机潮流
这个是 固定翼 和 二轴的混搭。
你说的 固定翼 和 四轴 混搭现在也在搞，还没拍视频。。。
怎么切换没看明白
楼主辛苦了
这个太牛了，真是棒。
Powered by作者：小猴子sunny在极度崇尚工程师精神的德国，让一个工业品或者机械结构在功能可靠性和稳定性上超越别人是最让人兴奋的事。对 Hans-Peter Thamm 博士来说，做一台比别人飞得更快更久更稳的无人机便是一件那样的事情，这在他的心里装了 20 年。在极客公园重新发现欧洲的旅程中，我们来到了 Hans-Peter Thamm 博士创办的无人机公司 Aerolution。他们的 SONGBIRD 系列无人机采用固定翼的结构，却可以实现和多旋翼无人机一样的垂直起降，不需要跑道或其他辅助设施。德国人总是在解决了所有问题后才会把自己耗尽心血的作品在人们面前拿出来，结构有些奇特的 SONGBIRD 其实已经实际应用在很多勘探和救援的场景里了。那 Aerolution 是如何让一个脑洞大开的想法变成现实的呢？固定翼垂直起降？Hans-Peter Thamm 博士之前是柏林工业大学的教授，在地测和遥感领域有着几十年的国际项目经验。 当他研究的领域和无人机发生关系时，他便发现了其中很多的问题和局限。在进入无人机领域时候，Hans-Peter Thamm 博士和 Aerolution 想要做的其实很简单，他们对工业产品十分痴迷，他们希望自己的无人机解决其它产品上遇到的一切问题。比如，多旋翼无人机最大的问题是续航能力比较差，每次只能飞二十几分钟，这使得它们的飞行距离和范围也受到了很大的限制。在 Hans-Peter Thamm 博士最擅长的测绘领域，那样的表现还不能满足实际的专业使用需求。而固定翼无人机虽然续航能力强速度也更快，但起飞和降落都是十分麻烦的事情。有的是像投射标枪一样用手扔出去，有的则是用大型弹弓弹射出去。而降落则有可能直接冲地撞毁，军方甚至尝试过在无人机降落时用一张大网把它兜住，不够优雅还有些滑稽。Aerolution 想要解决这些问题，于是他们做了一台固定翼无人机 SONGBIRD，却同时做到了垂直起降。其中的秘诀是什么呢？其实是因为它有可以动的螺旋桨。在起飞阶段，SONGBIRD 的螺旋桨平行于地面，这样就可以让无人机垂直升起。而在达到固定高度的时候，机翼上连接四个螺旋桨的轴便会逆时针旋转，从而成为向前飞行的动力。这个可以旋转的螺旋桨设计便是 SONGBIRD 的秘诀。在实际的演示中，它可以直接在一块大约一平方米的板子（临时停机坪）上平稳起飞，然后在原地垂直降落。旋转的轴全部是碳纤维材料，因为它需要保证很好的坚韧性。SONGBIRD 垂直起飞降落的过程目前都还是需要手动控制的，Hans-Peter Thamm 博士介绍说：「实现自动起飞降落不难，但是我们出于安全性的考虑目前并没有那么做。比如降落过程，地面可能有小孩或者异物，如果自动降落会有一些安全隐患。」Aerolution 在螺旋桨旋转这个步骤上花费了很多的时间，在材料、结构和算法上都进行了很长时间的优化。所以 SONGBIRD 这个「模式切换」的过程十分顺滑，在螺旋桨旋转的时候你并不会发现特别明显的抖动。而为了达到这样的效果，SONGBIRD 可能会在一分钟里完成 400 次机身自动修正的平衡摆动。极端和特殊场景的专业级应用SONGBIRD 目前都是应用在一些比较极端和严苛的场景下，比如矿区和大型农场的勘测、森林救援和边界巡防，它的稳定性和续航里程都是这些应用必需的。Aerolution 在标准版的 SONGBIRD 里预留了两个摄像机机位，可以将我们日常见到的微单放置其中。镜头负责记录画面信息，配合机身里暗藏的 GPS 等芯片记录的地理位置信息就可以生成一个信息更完整的视频内容数据。当然，SONGBIRD 的相机系统是支持定制的。Aerolution 的工作人员告诉我们：「可以在机身里放一个记录彩色画面信息的防抖镜头和一个只记录黑白画面信息的防抖镜头，两者通过合成算法可以生成光线信息更丰富的视频。」Aerolution 甚至还在实验性地尝试可以自动旋转的相机「手臂」，它可以垂直向下记录正下方的画面，也可以旋转 90 度记录前方的信息。SONGBIRD 目前的应用都是很专业的场景，更高阶的定制功能也是 Aerolution 希望拥有的一项能力。测绘出身的 Hans-Peter Thamm 博士没有忽略他的老本行，而是将它和自己的无人机事业结合起来了。SONGBIRD 通过特殊的硬件和组合可以记录测绘区域的高度信息，这是比平面信息图更符合客户需求的一个功能。不管是南非的铜矿还是菲律宾的农场，Aerolution 的客户最终需要的都不只是一张平面图，而是测绘结果对实际规划设计的指导意义。Hans-Peter Thamm 博士向我们分享了一个小故事：「矿场需要很频繁的进出大型机械设备，于是就需要一个最快速而便捷的路径，借助我们测绘的高度信息就可以规避落差较大的山坡，节省很多时间的同时也能进一步增加运输的安全可靠性。」一个工程师的苦恼Hans-Peter Thamm 博士在年轻的时候曾经到过中国进行一些技术支持，帮助中国发展工业。在和一群蓝色工作服的中国朋友们朝夕相处的日子里，他慢慢建立了对中国最初的了解。但与当年的情况不同的是，当他辞职创业进入无人机行业时，中国却成了行业里它最应该借助却也最需要忌惮的力量。在 DJI 进入德国市场之后，消费级的无人机几乎被大疆一统。Hans-Peter Thamm 博士也亲眼见证了德国一些无人机公司的应声倒下，这给他自己的无人机创业敲了一记警钟。他知道这些来自中国的巨型公司有着他们难以达到的技术实力和营销能力，而 Aerolution 也需要在这股浪潮里乘风而上，不能被淹没然后消失。但 Aerolution 一直都没有找到一个合适的方式和中国的科技公司或者资本力量沟通，每当交流的细节开始深入的时候，「工程师」和「匠人」便会习惯性的保守和防备。技术是他们最钟爱的东西，即便因为保守而失去一些爆发式增长的机会，他们也不会轻易改变。Hans-Peter Thamm 博士说：「我们其实已经接到了超过 50 台的订单，但是我们找不到可以信任的中国力量帮我们用最快的速度去完成量产并交付货物。」这是德国公司们遇到的最典型的问题之一，他们拥有创新的想法、成熟的技术和对产品极为苛刻的精神，但他们没有快速生产的能力，也没有特别强悍的供应链掌控力，这使得他们的企业和商业模式经常能够流传上百年，但往往一直保持「小型的家族企业」状态。一台大号尺寸的 SONGBIRD 无人售价超过 4 万欧元，如果能够完成对这个不到 20 人的创业团队来说「接到手软」的订单，Aerolution 的状态也许会一夜之间发生变化。但 Hans-Peter Thamm 博士始终还是存在一些担忧：「当我们和中国的公司交流技术细节，他们也许可以帮助你很快生产出 10 台，但他们也可能会立马帮别人做 100 台一模一样的。」在和极客公园交流的过程里，Hans-Peter Thamm 博士不止一次提到了这样矛盾的心态，他知道中国市场会成为「最重要」的，也明白中国的产业力量正飞速强大，但他们还没有找到可以完全放心的伙伴，也需要探索出一种能让「工程师」们舒服的合作方式。
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