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“永不炸机”的多旋翼,可能吗?已上视频

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发表于 2014-8-3 12:11 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
本帖最后由 pylongzx 于 2014-8-24 10:34 编辑

多旋翼与直升机相比,活动部件少,相对来说更可靠些,但炸机还是时有发生,如果想把多旋翼大规模应用于载人或物流,没有解决“炸机”的问题是很难想像的。

有没有可能制造出“永不炸机”的多旋翼呢? 当然成本不能太高。

首先定义下“永不炸机” ,直升机的每10万飞行小时致命事故率为1.5 ,如果把这个指标降至千分之一(每10万飞行小时致命事故率0.0015),大约是大型民航机相应指标的百分之一,我认为就达到了“永不炸机”的要求。

炸机的原因很多,比如电池短路、信号干扰、被鸟撞击、电机烧掉等等,但有一个通用的思路来提高可靠性:增加并联部件、减少串联部件、增强部件之间的故障隔离。下面是我们的解决方案(名字姑且叫做百翼鸟):

先上模型图,给大伙一个直观印象:


再上原型机(花了大半年时间,已试飞成功,在供能、控制、传感 部件上尚未实现容错)


大致介绍下的特点:
  • 百翼鸟是一种新型电动多旋翼飞机。它极可靠、安全、高效、震动噪声小、成本低,特别适合载人出行,是传统直升机的理想替代品。
  • 百翼鸟与传统直升机或4/6/8轴多旋翼不同的是,百翼鸟有几十、甚至数百个旋翼(翼元),而且每个旋翼有单独的电机、电控、电池、私用传感器和飞控部件,在供能、电子、电气、机械上和其他旋翼保持高度隔离。
  • 百翼鸟有多组同功能的公用传感器,每个公用传感器部件自带单独电源,并联向旋翼广播采集到的数据。
  • 百翼鸟有一个结实的环网结构来固定、并保护各旋翼。

百翼鸟在航空史上第一次做到动力控制系统的所有部件都具有高冗余度,完全可以称得上最可靠的飞机,每百万小时致命失事率降至传统直升机的千分之一,原因如下:

  • 百翼鸟继承了电动多旋翼机械结构简单、活动部件极少的优点,每个旋翼本身具备相当高的可靠性。
  • 百翼鸟由几十、甚至数百个单独的旋翼提供升力和推力。少数旋翼损坏后,仍可正常飞行;即使在极端情况下出现较大比例的旋翼损坏,也仅导致升力变小,仍可安全迫降。
  • 百翼鸟的公用传感器或通信链路出现故障后,各旋翼会自动切换到安全迫降模式。
  • 百翼鸟的环网结构,能确保任一拉索(杆)断裂后,仍能可靠固定旋翼。
  • 百翼鸟的旋翼被环网保护,与外物轻微的刮擦不会折断旋翼,也减少旋翼对外物的伤害。

百翼鸟全新的体系结构能把每小时飞行成本降到传统直升机的百分之一,原因如下:

  • 单个旋翼很小,而且规格一致,适合超大规模全自动化量产,制造成本更低。
  • 出现旋翼损坏时,简单替换即可,维修成本低。
  • 旋翼受到环网的保护,飞机可承受轻微刮擦,对起降场地要求低,间接成本大幅降低。
  • 不同规格、不同用途的百翼鸟可采用统一规格的旋翼,部件种类减少,设计成本和财务成本降低。
  • 电力驱动,不消耗燃油和润滑油,能源成本低。
  • 极易驾驶、甚至可全自动自主飞行,学驾成本低。

请大伙给点反馈!
(主要思路已申请专利,山寨就免了,投资或授权请联系QQ 7-6-5-2-3-7-8-3)

响应模友要求放视频,别问我为什么视频剪得这么短,人艰不拆啊!









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192
发表于 2014-11-6 10:00 | 只看该作者
现在的民用或者军 yong飞机都是至少双核的cpu等控制器,一个坏掉,另一个还能继续正常工作,什么时候飞控也能双核,炸鸡应该能少点了哈。
191
发表于 2014-11-6 09:11 | 只看该作者
为什么视频那么短?我告诉大家吧:无机头了,无头蝇乱飞当然就不会有完整的起降和飞行视频,只有离地瞎转的镜头给你们看看。
190
发表于 2014-11-5 19:19 | 只看该作者
我想说,前几天已经看见国外有设计出来载人电动直升机,动力有点像你的百翼鸟,有很多个旋翼组成,不过它的连接方式和你不一样,不过思路可能和你有类似·······看来你的方向还是可行的····
189
 楼主| 发表于 2014-10-27 21:42 | 只看该作者
偶尔看到的一篇论文,有助于理解分布式飞控概念、以及如何补偿故障。 基于致动器阵列的飞行器
188
发表于 2014-10-21 12:56 | 只看该作者
pylongzx 发表于 2014-10-21 09:10
如果你说的姿态数据 指的是当前飞行器的朝向、速度、角速度和位置,那就是由公用传感器采集到的 ; 如果 ...

飞行器的朝向、速度、角速度和位置是谁算出来的?你所说的公用传感器还是仅仅是采集。比如一两个动力单元停止工作了,那么其他动力单元怎么调节才能获得稳定的姿态?
是增加某些动力单元的输出还是降低输出,输出多少?等等这些姿态数据谁算?
没东西算,你告诉我公用传感器去哪采集?
你的原型机能验证你的思路吗?
不耻下问的意思貌似LZ这么自命不凡的人恐怕是理解不了的,
如果LZ不能正视问题,认真思考问题,那么也真的没有讨论的必要了。
LZ尽管一路走到底,看看走得通走不通......




187
 楼主| 发表于 2014-10-21 09:10 | 只看该作者
本帖最后由 pylongzx 于 2014-10-21 09:30 编辑
vane0220 发表于 2014-10-20 20:33
问你姿态数据哪来的,你说公用传感器会采集到姿态数据!没有数据你从哪采集?公用传感器自己算?
回答前 ...

如果你说的姿态数据 指的是当前飞行器的朝向、速度、角速度和位置,那就是由公用传感器采集到的 ; 如果你把姿态数据理解为 控制飞行器的指令(比如来自遥控器接收器或机载操纵手柄),那也是来自公用传感器,也是3组并联的。

你说“私用传感器”是新冒出来,请仔细看看前面的帖子,提到不止一次哦,私用传感器是每个旋翼自带一个的,就是一块芯片而已,也不含GPS,就是用于安全迫降模式,保持飞行器平衡并缓慢下降。

对于那些基础太差、理解不了又只会骂街的人,我是不回复的;如果你也是这样,恕我不回复,真理解不了,也不必勉强自己。



186
发表于 2014-10-21 00:41 | 只看该作者
短短几秒的视频里就没一段能悬停住的,不停的侧漂加自悬,连吐槽的心情都没有了。。。
185
发表于 2014-10-20 23:53 | 只看该作者
vane0220 发表于 2014-10-20 20:33
问你姿态数据哪来的,你说公用传感器会采集到姿态数据!没有数据你从哪采集?公用传感器自己算?
回答前 ...

飞不起来的机器永远不会炸,0k?
来自苹果客户端来自苹果客户端
184
发表于 2014-10-20 20:33 | 只看该作者
本帖最后由 vane0220 于 2014-10-20 20:34 编辑
pylongzx 发表于 2014-10-20 18:59
公用传感器会采集到姿态数据,还会做一些预处理(比如滤波之类)。 各旋翼内置的私用传感器也会产生姿态 ...

问你姿态数据哪来的,你说公用传感器会采集到姿态数据!没有数据你从哪采集?公用传感器自己算?
回答前麻烦动动脑子认真点。你后面又说私用传感器会产生姿态数据,
且不说这私用传感器又是从何时冒出来的,就你这私用传感器,每个旋翼内置一个,你有多少个?
你知道飞控是怎么控制多轴姿态的吗?楼上说的没错?你这就一“永动机”的问题,
正儿八经的问题回答不上来,就会扯皮!
你研究个飞控可以支持N轴的,跟你这个什么百翼鸟有什么区别?
而且没有什么公用传感器,什么私用传感器乱七八糟一大堆。




183
发表于 2014-10-20 19:56 | 只看该作者
敢情lz是哪个学校的,这是你的毕业设计,还是研究论文啊。有想法并且能付出实际行动是难能可贵的,希望你能坚持下去,即使这条路真走不通,你也至少去证明了,还会学到更多东西。支持一下
182
 楼主| 发表于 2014-10-20 18:59 | 只看该作者
本帖最后由 pylongzx 于 2014-10-20 19:27 编辑
vane0220 发表于 2014-10-19 23:50
你的姿态数据哪计算出来的?公用传感器?各翼元的飞控?

公用传感器会采集到姿态数据,还会做一些预处理(比如滤波之类)。 各旋翼内置的私用传感器也会产生姿态数据,但在正常飞行模式下,只是作为辅助作用,只有在得不到正确的公用传感器的数据的情况下(2个或以上的公用传感器失效、信道阻塞)才会用到。



181
发表于 2014-10-20 13:37 | 只看该作者
vane0220 发表于 2014-10-19 23:50
你的姿态数据哪计算出来的?公用传感器?各翼元的飞控?

不要回复这个帖子了!这个主题和永动机没区别


180
发表于 2014-10-19 23:50 | 只看该作者
pylongzx 发表于 2014-10-17 10:22
快说到点子上了, 在百翼鸟的体系架构中,(操纵手柄或遥控器接收器里发出的)的飞行指令只是 公用传感器 ...

你的姿态数据哪计算出来的?公用传感器?各翼元的飞控?





179
发表于 2014-10-17 20:41 | 只看该作者
异想天开、去吧找个无人仙去练长生不老药去吧

178
 楼主| 发表于 2014-10-17 10:22 | 只看该作者
本帖最后由 pylongzx 于 2014-10-17 10:47 编辑
vigo316 发表于 2014-10-16 12:10
几轮讨论下来,这点质疑咱俩比较接近。

假设每个单元都有陀螺仪之类传感器,配以合适的算法,保持悬 ...

快说到点子上了, 在百翼鸟的体系架构中,(操纵手柄或遥控器接收器里发出的)的飞行指令只是 公用传感器 发出的一路信号,和其他公用传感器信号(姿态数据等),一道通过(无线或有线)广播信道单向无差别发送到各旋翼单元, 这个通信信道确实有可能被阻塞(因为线缆断裂或强干扰等原因),根据校验位,旋翼单元内的飞控肯定能判断出信道是否已被阻塞,如果信道已阻塞,自动进入安全迫降模式,采信自带的私用传感器数据,保持缓慢下降姿态(起到类似降落伞的效果);信道一恢复,马上就回复到正常飞行模式。  如果单纯说保持正常飞行,那信道确实属于单点故障(虽然短距离的无线数字广播被完全阻塞的概率相当低,而且传输的数据都属于无状态的时间序列数据,对误码率要求不高,弱干扰基本不影响飞行);如果说是保证飞行器不坠毁,那信道显然不属于单点故障。  在IT术语中,这叫做“优雅降级”,信道阻塞了,就安全迫降呗。

百翼鸟的可靠性框图



认真的模友估计还会问,既然安全迫降模式类似降落伞,无法人工控制,掉在高压线上怎么办?掉在水里淹死了怎么办? 这个问题已有完善解决方案。



177
发表于 2014-10-16 12:34 | 只看该作者
再说个题外话,中国的专利,只要你有钱,有关系...
可以说随便什么东西,只要另类点的,与众不同的,
不管实际不实际都能申请专利,鸡肋的专利多了去了。
所以专利这东西,我只能呵呵了...

176
发表于 2014-10-16 12:25 | 只看该作者
vigo316 发表于 2014-10-16 12:10
几轮讨论下来,这点质疑咱俩比较接近。

假设每个单元都有陀螺仪之类传感器,配以合适的算法,保持悬 ...

说这么多,其实就是想提醒楼主
他的分布式肯定是要有个数据链之类的东西相互连接的,
但是多了一个这个东西就又增加了一个安全隐患,
所以楼主的这个百翼鸟跟“我爱发明”的那些东西一样空有噱头,毫不实际。
即使申请了专利,那也肯定是与飞控无关的

175
发表于 2014-10-16 12:11 | 只看该作者
所以楼主啊,飞控方式是你这专利里最值得推敲的地方。
174
发表于 2014-10-16 12:10 | 只看该作者
vane0220 发表于 2014-10-16 12:02
就想问问你什么是飞控?你这个分布式飞控之间没有联系跟不装飞控有什么区别?
你跟集中式再怎么同构,输 ...

几轮讨论下来,这点质疑咱俩比较接近。

假设每个单元都有陀螺仪之类传感器,配以合适的算法,保持悬停我觉得还是有可能的。

就是当飞行员需要改变姿态飞航线的时候,指令如何下发,什么通信方式,楼主没有明示。我考虑一旦有这个链路,所谓冗余的瓶颈也就随之出现了。


173
发表于 2014-10-16 12:04 | 只看该作者
pylongzx 发表于 2014-10-15 22:38
其实原理很简单啊。 分布式飞控和集中式飞控在逻辑上是完全同构的, 只是在多个旋翼单元运行同样的飞控程 ...

既然你都申请专利了,敢把单个飞控程序的逻辑流程图贴出来看看么。
还有所有单元单独运行,我相信保持悬停或者平衡不难,但飞行员发出动作指令的时候,指令怎么分发给各单元?这个指令下发通信链路怎么实现?既然你每个单元都有飞控和传感器,我就不问单独单元收到动作指令怎么运作了?假设这个通信链路故障了,是否整机无法机动只能悬停?


疑问太多啊兄弟,不要遮遮掩掩的,挺有意思的。


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