大创模板.docx

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项目编号：

沈阳航空航天大学大学生创新训练计划项目

申请书

项目名称：

基于单片机的自动调控平衡的飞行机器人

申请人：

所在院系：

E-mail:

联系电话：

指导教师：

申请时间：

2016年3月5日

申请者承诺

我保证填报内容的真实性。

如果获得资助，我与本项目组成员将严格遵守学校的有关规定，在不影响课程学习的同时，保证项目的工作时间，并按计划认真开展研究工作，在项目研究过程中或结束时，接受学校对本项目的中期检查和结题验收，并按时提交工作总结和结题报告。

申请者（签名）：

成员（签名）：

2016年3月5日

项目名称

基于单片机的自动调控平衡的飞行机器人

申请人

姓名

学院

专业

班级

学号

联系方式

参加人

指导教师

姓名

职称

学位

单位

联系方式

项目背景及研究意

义

项目背景：

对于飞行机器人的的研究，国外开始研究较早并取得了突破，美国等技术相对领先的国家早已将小型飞行器的相关技术应用到农业生产、日常生活以及军事领域上。

国内有关小型飞行器的研究起步比较晚，其中大疆是中国小型飞行器做的比较好的公司，在国内外都有较好的口碑与市场。

自动调控平衡飞行机器人是以32位单片机改进飞控系统，建立自己新的飞控系统，加上平衡所用的陀螺仪，根据输入误差调整输出信号，调整飞行信号，达到平衡调整目的。

研究意义：

随着科技发展、日常生产、娱乐休闲生活以及军事侦察监控方面，小型飞行器的应用将会越来越广泛化以及多元化，因此一款适应于复杂环境、用途广泛以及适应性强的小型飞行器将会是小型飞行器应用领域的一大市场占有者。

在日常生产中，小型飞行器可用于农业生产，例如利用小型飞行器来进行施肥播种以及监控农作物生长，这将会在农业生产方面大大减轻劳动力，提高生产效率。

同时，无人机在将来的快递行业的应用将是一片不可估量的市场。

在休闲娱乐方面，小型飞行器可用于航拍，记录旅行以及生活中有意义的精彩瞬间。

在军事领域方面，小型飞行器可用于信息收集侦察，以及无人机武器应用于战争事件，都将是无人机发展的美好前景。

绝。

自动调控平衡飞行机器人，在设计中考虑到小型飞行器应用领域的广泛，设计了陆空两种栖模式，可在空中、陆地复杂环境下完成其工作。

其搭载的相机可进行航拍，收集在所需的图像和视频以及声音信息，并完成收集信息的远程传递。

同时，其搭载的红外以及距离传感器，能完成复杂环境下的飞行任务，还有GPS的应用也保证了飞行的稳定和保障了信息采集的准确。

智能飞控系统的应用，保证了其在复杂环境下能自行完成所要求得任务，这将在未来无人机广泛的应用中有着较好的市场前景。

研究内容和拟解决的关键问

题

研究方案内容：

基于32位单片机改进飞控，通过陀螺仪控制电机信号，使飞行机器人可以达到自我调节平衡的目的，基于单片机，套用红外测距和GPS定位装置实现定位和测距；将改进的飞控结合硬件调试，将四旋翼飞行器改进为可实现陆、空模式的陆、空自我调节平衡的智能飞行器。

其设计有水陆地、空中运动模式，可实现在陆地和空中的运动模式的智能转换，实现复杂环境下需要机器人完成的工作，以及建立一个完整的智能飞行器自我调节小型数据库。

其主要构造有：

1.利用单片机改进飞控，结合陀螺仪搭建一个小型的平衡调节系统，根据输入输出能够实现自我调节平衡。

再结合GPS定位系统实现自我调节飞行，例如在50米之外安装一个GPS发射器，自我调节平衡飞行器接收到发射器信号之后可以自我调节飞行到GPS发射器的点并实现自我平衡调节。

2.设计有陆地平行运动和空中飞行运动的双模式，可以通过螺旋翼的旋转，实现由陆地运动转换为飞行运动，同时也可以实现飞行运动到陆地运动的转换。

3.能够实现环境感知与避障，通过搭载的红外测距模块，能够感知前方的障碍物，然后根据改进后的智能飞控系统自动调整飞行方向，绕飞远离障碍物，智能应对飞行环境。

项目组成：

动力模块：

动力模块采用朗宇2208电机，外加四旋翼螺旋桨，电机与螺旋桨连接，通过控制电机转速利用螺旋桨提供动力。

其中，在控制电机从垂直起降变成水平运动，即从飞行模式变成陆地模式，采用的是舵机控制转向结构，从而改变运动模式，舵机结构如下。

控制模块：

控制模块由于fly飞控和单片机控制板块组成，fly飞控控制飞行模式下作为四旋翼的垂直起降以及在空间中的飞行，以及完成空中的飞行动作和完成相应的任务。

本项目将要解决的问题：

（1）作为侦察机器人，可以代替人类执行比较危险的侦察任务，应用于战争，解决了越障和续航时间不足的问题。

（2）作为搭载平台，搭载相机，可以提供从空中和陆地两个不同的角度进行拍摄。

（3）作为医疗急救，搭载医疗急救包，在处理医疗急救事故中可以运送急救药物，为生命垂危的病人第一时间送上急救药物。

项目创新点：

1.根据单片机改进飞控达到GPS定位以及自我平衡调节。

2.将轮式陆地运动机器人和四旋翼相结合，构成自我调节平衡飞行器既拥有良好的地面机动能力又不失空中的灵活和快速。

3.设计开发的自我调节平衡飞行器采用多旋翼提供升力，并可用同一套动力系统为地面行驶提供动力以减少自重。

预期研究成果及创新点

预期研究成果：

1.完成一个自我调节平衡的小型系统。

2.申请设计发明专利。

3.完成样机，经过反复调试和改进，实现量产。

项目研究计划

2016年3月——2016年4月：

完成基础的硬件组装

2016年4月——2016年6月：

利用单片机改进飞控系统

2016年6月——2016年10月：

完成所有硬件和软件结合运行，对各种运动模式进行调试，完成样机。

申请经费使用预算

经费支出科目

金额（元）

经费支出根据及理由

购买飞控主板

1500

购买飞控、单片机

购买材料

3000

飞行器电机和机身制作材料

加工费

1000

碳板，铝件需要到外面的工厂加工

专利申请费用

1500

用于专利申请

论文版面费用

1500

出版论文费用

合计

8000

指导

教师

意见

（可行性评价、完成指导任务的具体措施及保障等）

项目具有可行性，同意申请。

指导教师签字：

　　　　　　　　2016年3月6日

学生所在

学院

意见

负责人签字：

　（公章）　年　　月　　日

学校

评审

意见

负责人签字：

（公章）　年　　月　　日