机电一体化如何改进无人机技术

机电一体化如何改进无人机技术

陈猛,身份证号：370982198706242751

摘要：无人机的定义已经涵盖了大多数小型无人驾驶车辆，包括遥控飞机。从技术上讲，无人机还意味着一定程度的自主性，从简单的自平衡到更复杂的功能，如不干涉GPS航路点导航任务或集群逻辑。这是导致最近无人机无处不在的每个基本机电一体化领域（电气、计算机、机械和控制工程）最近几项技术突破的高潮。

关键词：机电一体化；无人机；技术措施

1机电一体化系统的含义

电气、电子、机械设备、电感器等技术是机电一体化系统涉及的具体内容。作为许多技术的组合，它们也可以在工业设备、电子计算机和其他硬件配置的影响下完成。电子设备技术和通信技术是实现机电一体化系统运行的软件基础。机电一体化系统在促进国内产业发展方面也发挥了更好的作用。

机电一体化技术的应用节省了大量的人力成本，也可以避免人为因素造成的安全隐患。机电一体化系统集成了各种信息内容技术，根据岗位要求配备系统功能，对目标进行统一、科学、合理的监督，合理安排网络资源，提高了工业生产的整体发展水平。

2无人机技术

2.1无人机技术概述

无人机主要指的是一种自动驾驶的四轴飞机，不能载客。它使用无线远程控制、系统处理和信息内容技术远程操作无人机，并可以携带各种机器和设备执行既定任务。随着无人机技术的快速发展，它已广泛应用于许多市场和行业。无人机技术包括三个系统：日常任务控制、导航控制和后勤管理控制。日常任务控制主要是通过道路物流管理控制向无人机发送各种日常任务命令，并将任务完成状态及时传达给物流管理系统；导航控制应在无人机导航过程中进行。为了使其达到目标，应发出各种导航命令以远程操作无人机；后勤管理控制主要从事无人机的图像反馈机制和发布日常任务命令。当无人机将图像信息传输到物流管理系统时，工作人员将根据其图像制作三维模型。

2.2无人机关键技术

根据业务需求的不同，无人机的重要技术包括：第一，数据采集技术。该无人机配备了监控摄像头、红外探测器和云台摄像头，可完成高清航拍，在高清航拍环节收集相关信息，涉及云数据技术、摄影设计、，自动识别技术和数字图像处理技术，在所有高清航拍作业中，它可以将数据快速传送到物流管理系统，有利于信息和数据的即时分类和分析；第二，精密测量技术。无人机用于进行各种测绘工作。无人机配备了复合探测器和激光传感器，可以快速探测特定物体或区域。精密测量数据的可靠性和准确性相对较高，达到了过去地质构造的限制；三是非数据采集技术，主要包括应急救援和实时监控，根据日常任务要求配备多种机器设备，推动无人机快速高效地实现目标。在所有任务结束时，需要完成生产调度技术。

3机电一体化改进无人机技术的措施

3.1电气工程

使这种耸人听闻的事情变得不切实际的一些最大的高质量发展是在电气行业。到目前为止，无论是电机还是可充电电池，都没有水平提升其重量。风扇一直使用中小型发动机，它们没有与电气设备系统相同的速度控制或原型图。锂聚合物电池以其功率和输出速度可实现电动导航。为了实现与传统镍镉电池、干电池或锂电池相同的功率输出，净重将变得越来越难导航。锂聚合物（锂宝）的巨大作用增加了更高的挥发性物质，因此应注意避免电池热失控（爆炸）或不可逆的有机化学充放电。

直流无刷电机不是一种新的电机。与传统的无刷电机不同，直流无刷电机具有沿电机轴滚动的应用物理金属垫和换向输出功率（通常，高效率约为80%），直流无电刷电机可以选择性地激励参考点螺线管旋转以防止摩擦损失，且高效率约为90%。此外，它还可以控制移动速度。直流无刷电机与电子设备速度控制器（ESC）协同工作，可以将电流调整到正确的电机线圈。计算机根据脉宽调制（PWM）通信网络接收命令速率，并将其转换为正确的电机节律。

保持人们对这些机器的控制的关键步骤是无线通信互联网。通常，客户订单在民用频段按照900mhz、1.2ghz或2.4kHz推送。由于有太多的系统在相同的次数上进行语音通话，调频发射机通常使用“跳帧”。这种技术可以与信号接收器协调地快速改变信道列，从而避免由于影响而导致的故障，从而阻断单个信道上的通信。

3.2计算机科学

虽然解决方案要求较低，但微控制器、功率晶体管和传感器的小型化和成本降低也降低了其他组件的重力梯度要求。计算机科学对于在大多数组件中创建通信和处理控制优化算法尤为重要。客户命令根据具有脉宽调制通信系统的无线通信信号接收器键入微控制器。传感器被采集并溶解，然后通过控制优化算法与用户指令相结合。脉冲信号根据脉宽调制发送到计算机和电机。

3.3控制工程

控制工程是与对系统做出平稳和快速响应有关的领域。这是通过了解系统的动态来设计接受用户命令、循环反馈、重新处理数据和调整输出的算法来实现的。由于大多数这些机身本质上是不稳定的（也就是说，它们会在没有即时计算机帮助的情况下疯狂翻转），因此需要控制工程来保持它们在空中。

最重要的传感器是组合陀螺仪和加速度计，也称为IMU。它们共同建立了对无人机运动的敏感和准确的理解，这是无人机自我平衡和保持水平所必需的。该算法读取所需状态的用户命令，通过各种传感器提供测量状态的信息，通过控制功能处理这些数据，然后更新输出。

最常用的控制方式是比例-积分-微分（PID）控制器。理解和调整相当简单，因为大多数无人机都在不断地调整，必须进行增量调整。简而言之，“P”对与期望状态的瞬时偏移做出反应，“I”聚合了偏移的历史，“D”预测了未来的偏移。

通过添加其他传感器，控件还可以在导航自主中循环。气压计用于高度控制，向下超声波距离传感器可以提高低高度精度。GPS和磁力计增加了执行航路点任务的位置和航向意识。

3.4机器人

在互联网技术和工业自动化技术的发展趋势达到一定程度后，智能机器人技术应运而生。在互联网技术的前提下，智能机器人技术可以有效利用智能技术丰富多彩机器人的功能。在机器人内部结构的多功能解决方案体系下，实现环境敏感认知并按照程序流程操作智能系统，不局限于传统的人终端设备控制模式。随着智能技术的应用，服务机器人在操作层面具有较高的稳定性和安全系数。收集工作动态，机器人获取数据后将快速计算和分析数据，并按照设定的程序执行实际操作。

机器人是机电一体化系统的一部分。它可以通过精确的测量和科学的演示来提高姿势的稳定性。在智能机器人技术发展过程中，应提高智能控制技术与智能机器人技术的融合程度，提高机器人的应用价值。

2.5数控机床行业

智能控制也逐渐应用于数据控制行业，对数控机床行业工作的实施具有重要的现实意义，可以实现工业控制自动化生产制造。将智能控制应用于数控机床行业可以提高零件加工效率和工作安全性。数据控制系统在开发过程中与通信技术紧密结合，在通信层面具有良好的性能。它可以实现人机交互技术的作用。在智能控制下，从多方面考虑，借助神经网络控制技术进行合理、实用的操作，使零件加工能够有效运行。

在智能技术的影响下，数据控制完成了价格回扣测量层面的精确工作，提高了成品的精度。在数控机床系统行业，选择智能系统技术完成零件的智能生产和加工控制，并在生产前进行合理的整体规划，确保数控机床系统能够按照设定的程序执行，使系统的所有控制模块在程序流下有序运行，提高智能控制的整体水平。

结论

无人机正在推动所有机电一体化领域的进步，在搜索和救援、包裹递送、测量和检查以及3D组装等角色中变得越来越有用。无人机的下一代目标包括避障和物体跟踪，以提高态势感知能力。此外，预计会看到群逻辑与合作伙伴无人机组成编队，以完成组装和增加飞行有效载荷、航程和持续时间等复杂任务。

参考文献：

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