如何快速了解零零科技双旋翼无人机-快速浏览

上次搜索到了一篇有效的论文上次搜索到了一篇有效的论文《Autonomous Hovering of a Noncyclic Tiltrotor UAV: Modeling, Control and Implementation》

从论文的配图上看,几乎与零零科技的结构一致,今天难道有空,准备初步浏览一下内容,毕竟花了这么多时间搜索,不好好看就浪费了。从论文的配图上看,几乎与零零科技的结构一致,今天难道有空,准备初步浏览一下内容,毕竟花了这么多时间搜索,不好好看就浪费了。

但是在看论文之前,先明确目标,有哪些信息我们希望能从文章里得到的。

就我个人而言希望得到以下信息

  1. 该机型的历史背景
  2. 该机型明确的优势劣势
  3. 该机型的物理模型
  4. 该机型的控制分配

ok,首先,把论文的摘要,使用谷歌翻译浏览一下,没错,我的阅读方法是low了点,但是不管怎么看论文,看了总比没看强。

摘要:本文的目的是提出一种能够进行悬停飞行的微型倾转旋翼无人机。 与传统的全尺寸倾转旋翼不同,在我们的设计中我们避免通过使用斜盘,我们提出了一种更简单的机械设计,该设计仅使用倾斜的转子来稳定车辆的动力。 详细的数学模型是通过牛顿-欧拉形式主义得出的。 从解耦动力学中获得了包含有界光滑函数的非线性控制方案,并将其应用于控制悬停飞行的真实原型。

提取一下关键信息,提出了更简单机械结构牛顿欧拉方程建模解耦,非线性控制方案。

从还没有明确机型名字,提出新的机械结构,实现悬停,可以感觉到这篇文章应该是这类机型的前期研究,所以没能解决1,2问题,因该主要是解决3问题。

但是3,4问题通常都会涉及公式,难得休息,不想动脑,所以准备再找找资料,最好能找到硕士论文,那就很容易解决1,2问题了。

这次找资料思路就很简单了,既然这是篇前期的研究,只要找引用了这篇文章的后续文章即可。

还是找到谷歌学术镜像,输入论文名字,点击下面的被引用次数“69”。

就可以找到引用了这篇文章的69篇文章。

然后通过名字,排除掉一些有明确机型的,如四轴相关,六轴相关的文章,剩下的就不多了。

非常幸运真的找到了一篇硕士论文:

《Control Strategies of a Tilt-rotor UAV for Load Transportation》

硕士论文通常就会介绍研究背景,对比现有的研究成果对比优势劣势,相当于有人帮忙整理了资料,非常适合快速了解信息。

背景回顾

论文里写介绍的非常详细,我简单总结一下,

首先该机型是划分在倾转旋翼无人机(Tilt-rotor UAV)里的,倾转旋翼的研究可以追溯到1950年,目的是结合直升机的优势与固定翼的优势,即有悬停能力,低速机动性和敏捷性,并具有比传统直升机更高的速度。

直到2005年,Universite de Technologie de Compiegne 大学的 BIROTAN项目提出将双转子添加两个自由度。

论文作者查到的资料里第一个基于螺旋桨,设计的倾斜机型,但是,由于难以在实际飞机的每个旋翼上实现两个自由度,BIROTAN项目被放弃了。

2008,Sanchez等人设计了一种称为T-Phoenix的新型倾斜转子,每个转子只有一个自由度。(这就是我们最开始查的那篇文章)

2013年,Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) 和 Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)大学开始了ProVant项目,该项目的目的是开发一种能够执行自动飞行和航点导航的全开源小型俯仰旋翼飞机。

PS:很遗憾ProVant项目也没有继续更新了,https://github.com/Guiraffo/ProVANT-Simulator

ps:直升机与多轴飞行器的区别在于旋翼与螺旋桨的区别

依据什么在飞机旋翼数量上做减法呢? - 猫屎丸的回答 - 知乎
https://www.zhihu.com/question/344783388/answer/815860801

优势对比

1.倾斜转子不需要在其螺旋桨上进行机械联轴器致动,结构简单,减少了维护

2.与直升机相比,使用两个螺旋桨来提供同样的升力,所以桨可以减小,相比四旋翼,减少了两个电机,重量更轻所以能耗减少。

Birotor helicopters are driven by two rotors, which reduces each rotor’s size keeping
the same payload when compared to a helicopter with main propeller. In comparison
with quadcopters, Tilt-rotors are smaller and consume less energy.

从目前查到的论文来看,之前的倾转旋翼无人机,是结合了直升机与固定翼的优势,而这种新型倾转双转子无人机,其实只保留了四轴的优势,结构简单,操控简单。

ps:为了区分倾转旋翼无人机,暂且称这种新结构为倾转双转子无人机

总结

论文看到这,很多问题知乎上的热门问题,就有了自己的答案。

这个机型新不新?

最早的资料是2008年,被引用69次,研究资料很少,可以借鉴的经验也不多,从我的角度来分析这是一个非常新的机型,因为大部分的工程问题都得自己从零摸索。

这个机型的最大优势是什么?

结构简单,能减少两个电机,降低重力,减少能耗。

这个能耗降低的优势非常有意思,目前我只找到了这篇硕士论文明确指出,倾转双转子结构能带来能耗降低的优势,逻辑也比较简单就是减少了两个电机,重量减轻了,所以能耗降低了。

而零零的新产品主打的就是超长续航,但是零零超长续航是在同等重量下,续航提升,所以和论文里说的因为少了两个电机重量减轻带来的续航提升是不一样的。

个人认为零零的无人机续航的提升很大程度上是因为配置了更大的桨,更低KV值的电机,和电池容量方面等方面的因素,而且即使论文提到了这个优势,在文章中也没试验能带来多大的续航提升,而零零通过工程实践把这个理论优势发挥到极致了,用实践告诉我们原来倾转双转子结构的无人机续航的优势可以如此巨大,无论是从工程能力还是商业定位上我都觉得非常厉害。

ok,今天就讲这么多,我是zing,一个有趣的飞控算法工程师,下次就该分析建模了想想还有点小激动呢,下期见喽。

论文在公众号回复【双旋翼】即可获取。

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