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无人机
消防
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无人机消防水包挂载机构设计,无人机,消防,水包挂载,机构,设计
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无人机消防水包挂载机构摘 要无人机消防水包挂载机构的灭火效果指无人机悬挂一定质量的消防水包在指定地点释放，依靠重力的作用消防水包落下达到灭火的作用。本文提出一种低成本、结构简单的无人机消防水包挂载机构和驱动电路系统设计，具体阐述了挂载机构和驱动电路不同方案的分析，此机构对消防事业有着重要的意义。关键字：无人机；消防；挂载机构iiUnmanned aerial vehicle fire water tank mounting mechanismAbstractFire extinguishing effect of UAV fire fighting water bag mounting mechanism refers to the release of certain quality fire fighting water bag suspended by UAV at a designated place, and the drop of fire fighting water bag depends on gravity to achieve fire extinguishing effect. This paper presents a low-cost, simple structure of UAV fire water ladle mounting mechanism and drive circuit system design, specifically describes the analysis of different schemes of mounting mechanism and drive circuit, this mechanism has important significance for fire protection.Keyword:UAV(unmanned aerial vehicle) ；Fire control；Mount mechanismii目 录摘要iAbstractii1. 绪论11.1 无人机的特征和应用11.2 无人机的分类21.2.1 固定翼无人机21.2.2 旋翼无人机31.3 无人机消防的发展概况31.4 研究的目的和意义51.4.1 研究的目的51.4.2 研究的意义51.5 毕业论文设计内容的要求62. 无人机消防水包挂载机构总体方案的选择72.1 电磁式消防水包挂载机构72.2 连杆式消防水包挂载机构72.3 齿轮齿条式消防水包挂载机构83. 齿轮齿条式消防水包挂载机构设计与计算103.1 齿轮齿条设计与计算103.1.1 锁紧机构的受力分析103.1.2 齿轮齿条设计103.1.3 齿轮齿条校核123.1.4 几何尺寸计算143.1.5 主要设计结论143.2 执行机构轴的设计计算143.2.1 高速轴的设计143.2.2 低速轴的设计203.3 挂载机构驱动电机选择273.3.1 选择电动机的类型273.3.2 选择电动机的功率273.4 挂载箱体机构箱体材料的选择293.4.1 铝合金材料293.4.2 工程塑料293.4.3 碳纤维303.4.4 材料的对比与选择303.5 挂载机构箱体的结构尺寸303.6 润滑剂的选择313.6.1 齿轮润滑剂313.6.2 轴承润滑剂324. 挂载机构驱动系统电路的设计334.1 多旋翼无人机电路系统的组成334.1.1 动力系统334.1.2 动力电源与充电系统334.1.3 电子调速器344.1.4 飞行控制系统344.1.5 遥控器和遥控接收器354.2 驱动系统电路的控制要求354.2.1 地面控制要求354.2.2 空中控制要求364.3 微型直流电动机正反转电路设计374.3.1 直流电动机的工作原理374.3.2 直流电动机的结构384.3.3 直流电动机正反转控制电路原理394.3.4 L298驱动集成电路简介404.4 控制芯片选择424.4.1 方案选择424.4.2 三种控制方案的比较434.5 51系列单片机简介444.6 行程开关的选择454.7数据发送模块454.8 数据接收模块474.8 驱动系统电路图485. 总结49参考文献50外文文献52中文翻译58致谢621. 绪论随着我国的经济建设不断发展，火灾的发生率也逐年上升，近年来的火灾多发于森林火灾和高层建筑火灾，其造成的损失也越来越多，使人民的生命财产安全收到威胁。这两种类型的火灾一直是世界各地消防部门头疼的问题。面对这种长距离、大跨度、高楼层的火灾，传统灭火方法的局限性日益突出。无人机作为一种高科技装备，逐渐在防火灭火任务中发挥作用，通过空中侦查、携带灭火设备等对火灾进行数据回传和初步控制。无人机有着成本低、运用范围广、使用方便等优点，可作为消防部门消防手段的重要补充，对于消防部队消防装备信息化建设进程具有十分重要的现实意义。1.1 无人机的特征和应用无人驾驶飞机简称“无人机”（Unmanned Aerial Vehicle,UVA）,是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞行器，其中配备了数据处理系统、传感器、自动控制系统等必要设备，能够进行一定的稳态控制和飞行，且具备一定的自主飞行能力。无人机技术是一项多领域多学科交叉的综合性技术，这项技术对无线通信技术、单片机技术、传感器技术、图像识别技术和控制工程理论等都提出了很高的要求。图1-1是一些著名的无人机。 （a）“全球鹰”无人机 （b）大疆航拍无人机图1-1无人机的特点主要包括以下几点：（1）无人驾驶（2）有程序控制飞行（3）相对于飞机来说，无人机的体积较小，造价较低，使用及维护成本较低。（4）在大跨度、高危险等环境下，有利于节省人力成本。无人机正是由于体积小、造价低以及维护操控简单，近些年来在各个领域得到了的发展，比如在影视航拍、城市规划、消防救援、地图测绘、农林植保等方面都得到了重要应用，尤其是在消防工作方面，通过无人机在通信、检测、灾害的应急处置等优势，无人机可以在各类远距离、大跨度、高楼层发挥出巨大作用。1.2 无人机的分类按照无人机飞行平台飞行原理不同，无人机可以分为固定翼无人机、无人飞艇（图1-2）、伞翼无人机（图1-3）、旋翼无人机、扑翼无人机（图1-4）。 图1-2 图1-3图1-41.2.1 固定翼无人机固定翼无人机（图1-5）是指机翼平伸机体两侧，机翼主要产生升力，机翼相对于机身固定的无人飞行器。固定翼无人机(UAV)具有上升的力，因为机翼上部具有较快的空气流速和较小的静压，而机翼下部具有较慢的空气流速和较大的静压，并且两侧相互较强。固定翼无人机的优点在于其续航时间长、飞行效率高、载荷大；但是缺点也非常明显，固定翼无人机起飞需要较长的跑道，对飞行场地有一定的要求。图1-51.2.2 旋翼无人机旋翼无人机（图1-6）是一种配有单个或多个向上安放的螺旋桨的无人机设备，通过带动螺旋桨旋转产生向下的气流提供旋翼无人机的升力。旋翼无人机又分为单旋翼无人机、共轴双旋翼无人机和多旋翼无人机，应用最为广泛的是多旋翼无人机。它的特点是可以垂直起降，对起飞的场地要求很低，而且其机械结构也比较简单，操纵简单容易上手，维护维修比较方便，不足之处就是它续航时间短。正是由于多旋翼无人机的优势，它广泛运用于火灾和抢险救援中。图1-61.3 无人机消防的发展概况我国发展无人机的历史已经有三四十年，这些年研发的成果有“翼龙”无人机、长空一号无人机、大疆无人机系列、T-6通用无人机等，我国无人机事业已经逐步驶上了轨道。由中国航天科技工业集团研究团队研制的WJ-600的无人机展现在公众面前，它具有隐身能力，能够实现无人机的高速渗透，代表了中国在军用飞机智能控制领域的最新技术。中国也是第二个掌握远程空中侦察无人机的国家，例如成都飞机工业集团设计制造的翔龙无人机，毫不逊色于美国的全球鹰。还有可以比肩美国X-47B、俄罗斯电鳐、欧洲神经元、英国雷神无人机的利剑隐身舰载无人机。此外，中国还拥有可以媲美美国大型无人作战机MQ-9“死神”的彩虹-4无人机。其它各种用于反恐、消防等各个领域的无人机更是种类齐备，保罗万象。森林火灾一直是当今世界各国为之头疼的自然灾害。如果处置不当，会对国家和人民造成毁灭性的伤害。 传统的森林灭火有直接扑打法、风力灭火法、化学药剂灭火法、水灭火法、爆炸灭火法等几种常用方法。但其时效性和高效性却无法与无人机相比。 近些年国内外有很好的实例值得我们研究。2006年10月，在加州美国航空航天局(NASA)和美国林业局利用“牵牛星(Altair)”无人机在森林大火上空航行了两次。并且使用NASA艾姆斯研究中心提供的红外扫描仪机载红外灾害评估系统(AIRDAS)发现了主要的火灾点，并将数据传送到地面站，大约每30分钟即时的火灾图像就会向地面中心传输，让消防人员更好的掌控局势。此次任务也标志着美国联邦航空局(FAA)首次准许执行在国家空域内的第一个民用无人机任务。当前，在美国，无人机系统应用到森林防火等民用领域的现象已经十分普遍，可森林防火无人机在中国还未大范围普及应用，尤其是我国利用无人机系统对森林火情进行监测反馈尚处于起始阶段，还受到各方面不利条件的制约。正是因为当前我国有全方位监测体系不健全，火场通信联络不顺畅，森林防火道路网密度过低，森林航空消防覆盖面过窄，机源及装备紧缺，缺乏夜间航行和低能见度条件下的飞行能力等不利因素的存在，所以远不能满足实际的工作需要。图1-7但成功案例屡见不鲜：齐齐哈尔大学的李春林等相关研究人员共同研制林火监测无人飞艇。广西桂林航龙科讯电子有限公司充分发挥自主创新能力，利用新研发的无人机对漓江的百里画廊林区，成功地进行了航拍并实现视频实时监控，这在中国还是首例。2013年6月3日，在内蒙古大兴安岭林区根河航空护林站，我国自主研发的Z5型无人直升机首航成功，这也是我国中型无人机首次应用于林业系统。该机配有防火智能遥感监控系统，可实时反馈检测数据，为快速探测定位森林火灾的方位和综合指挥调度提供依据。武汉智能鸟公司研制了森林防火无人机系统。该系统是以森林火情监测为主，将无人机技术、GPS全球定位系统、高清数字图像处理与传输技术等高精尖技术综合融入于森林资源管理中的高科技产物。图1-81.4 研究的目的和意义1.4.1 研究的目的无人机是近年来的热门话题，其应用范围不限于航空摄影。它可用于应急救援和救灾、资源勘探、环境监测、自然灾害监测和评估、森林火灾有害生物保护和监测等。其间森林防火使命更是有待进步，传统的现场侦办手法的局限性现已日益突出，而且森林防火耗费了很多的人力物力，而一旦起火，森林火灾对整个生态环境的损坏损失难以估计。怎么使用科技的手法防火于未燃是一个重要的课题。无人机悬挂消防水包能在一些消防设施及器材无法到达的地方，比如偏远的森林火灾，及高层火灾，对一些中小型火源进行及时的处理，防止火灾的进一步扩散，降低生命和财产的损失。1.4.2 研究的意义森林是人类生存必不可少的一部分，它不仅为人类的生产、生活提供所需的木材和各类林副产品，同时还为人类、动物和植物提供了良好的生存环境。因此，森林防火工作是与中国的生态文明建设和社会主义可持续发展战略的实施密切相关，这项事业的成败也将影响到中国的社会和谐，稳定。尽管我国疆域辽阔，人口繁多，森林资源总量大，但人均森林覆盖率较低、且类型繁杂，森林防火的工作既要面临着不利的气候、地理环境等条件，也要时刻面临着火源难以掌控，可燃物超载，防控能力不足等实际困难，形势十分严峻。森林火灾一旦发生，将直接影响到我国的森林资源、国土生态的保护，会造成人民群众生命财产的巨大损 失，阻碍我国的经济发展，并且影响社会的和谐与稳定。因此我们必须要未雨绸缪，防患于未然。一般采用派人实地巡逻考察，这种方式劳动强度大，遇到险峻茂密的森林十分危险，既浪费了大量的人力和物力，也很难观测到准确的火点。虽然我国相继建立了东北航空护林中心和西南航空护林总站来进行空中护林防火，但有人驾驶飞机拍摄的图像大多数时候很难满足高精度，高分辨率的要求，特别是容易受到气候天气的影响。而对小林区来说，也容易造成人力，资源的浪费，还不能满足定点消防的要求。无人机的应用解决了这些不足，无人机系统应用于森林防火中具有续航能力强、操纵方便、影像实时传输，机动灵活、功能多样化、应急快速、实时巡查能力强等特点。尤其是在地形，天气较复杂的林区更能显示出它的优势。1.5 毕业论文设计内容的要求水包挂载机构是无人机消防灭火过程中的重要机构。通常由挂钩、锁紧、解锁及其传动机件组成。本毕业设计题目的主要要求有：无人机悬挂60kg的消防水包，锁紧装置在挂入水包后，遥控装置发出信号，锁紧装置自动锁紧，当无人机悬挂水包起飞，到达指定火灾地点后，遥控装置再次发出信号，无人机上的锁紧机构进行解锁，消防水包由于重力自动下落，对中小型的火灾进行有效的控制。主要内容有：（1）设计出设备机械结构，绘制出设备装配图，选择2-3个关键部件进行强度与刚度校核。技术要求：水包重量60千克/包。（2）设计出驱动系统控制电路2. 无人机消防水包挂载机构总体方案的选择2.1 电磁式消防水包挂载机构由于锁紧机构需要在火灾上方快速打开，并使消防水包落下，准确有效的控制火情。电磁铁机构具有的优势有：（1）电磁铁的磁性大小可调，可按照需求进行磁性吸力、推力、拉力要求进行制定；（2）电磁铁的磁性有无可疑控制，通电有磁性，断电没磁性；（3）电磁铁的磁性可以达到一定的强度；（4）弹簧无需润滑，所占的纵向空间不大，质量小；图2-1电磁铁和弹簧为主要元件所构成的挂载机构，可以实现指定的功能。在手动锁紧水包后，无人机起飞，到达指定地点后，电磁铁通电，锁紧机构打开，水包由于重力落下，达到控制火情的目的。2.2 连杆式消防水包挂载机构连杆机构应用广泛。它不仅广泛应用于许多工农业机械和工程机械。连杆机构的共同特征是，其原始运动部件的运动必须通过一个称为连杆的中间部件，该中间部件不与框架直接连接，以便驱动从动部件。因此，它被称为连杆机构。连杆机构中具有以下传动特性：（1）连杆机构中的运动副通常为低副。其运动副元件为面接触，压强较小，承载能力大，润滑好，磨损小，易于加工制造，连杆机构中的低副一般为几何闭合，有利于保证工作的可靠性。（2）在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的情况下，可以改变每个构件的相对长度，使从动件得到不同的运动规律（3）在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种形状的曲线，使用连杆机构还可以轻松改变运动方向的传动方向、扩大行程、实现增力和远距离传动等目的。因此，挂载机构的锁紧机构可采用连杆机构中的曲柄滑块机构，而且曲柄滑块机构还具有急回特性，以满足锁紧机构快速打开的要求。图2-2但消防水包重60kg，按照预计将分配6个锁紧机构，每一个锁紧机构需要承载10kg的重量，连杆机构强度不足以满足预期强度，而且连杆机构惯性力难以平衡，易产生动载荷，设计复杂，由于低副间存在间隙，所以存在累计误差，效率低。2.3 齿轮齿条式消防水包挂载机构齿轮齿条传动衍生于齿轮传动，齿条是一种齿分布于条形体上的特殊齿轮，相当于分度圆半径为无穷大的圆柱齿轮，可以将圆周运动转化为直线运动。齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，它有许多形式并且被广泛应用，传递的功率可达几十万千瓦，圆周速度可达200米/秒。齿轮传动的主要特点有：（1）效率高 在普通机械传动中，齿轮传动的效率最高，例如一级圆柱齿轮传动的效率高达99%；（2）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般相对较小；（3）运行可靠、使用寿命长 设计制造正确合理、齿轮传动使用维护良好，工作可靠，寿命可长达几十年；（4）传动比稳定 稳定的传动比通常是对传动性能的基本要求；图2-3无人机作为近些年来发展较为迅速的机电一体化产品，由于无人机功能的特殊性，整体结构较为紧凑，所以其挂载机构的结构也必须紧凑，而且打开锁紧机构需要快速准确、工作稳定，齿轮齿条可以满足要求。3. 齿轮齿条式消防水包挂载机构设计与计算3.1 齿轮齿条设计与计算3.1.1 锁紧机构的受力分析机构的简图如下：图3-1无人机携带消防水包到达火灾上方，需要挂载机构的锁紧装置能在1s内打开，所以齿条的移动的速度v应满足：v0.1m/sf=FN 取=0.15 FN=10kg（不计齿条自重）则f=14.7N ，所以齿条的拉力F14.7N取F=15N3.1.2 齿轮齿条设计（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选用直齿圆柱齿轮齿条传动，压力角为20。2）速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）3）材料选择 根据要求选择齿轮的的材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，齿条材料为45钢（调质），硬度为240HBS。4）选择小齿轮齿数z1=24，齿条齿数z2=（2）按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式进行计算，即 d1t32KHT1du1u(ZHZEZH)2试选择载荷系数KHt=1.32）计算小齿轮传递的转矩（预设m=2mm，直径d=100mm）取齿轮齿条的传动效率w=0.98 P1=Fv1000w=150.110000.98=1.5310-3kw小齿轮的线速度v为 n=vd=0.10.1=0.318 r/s=19.08 r/min小齿轮转矩T1为 T1=9.551061.5310-319.08=765.8 Nmm3) 选齿宽系数d=0.5 4) 材料的弹性模量系数ZE=189.8 MPa125）查机械设计手册得区域系数ZH=2.5，取重合度系数Z=16）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa;齿条的接触疲劳强度极限Hlim2=550MPa。7）预设工作寿命为10年，每年工作150天，两班制由下式计算应力循环次数： N1=60n1jLh=6019.0812815010=2.47107N2=N1u=2.47107=0查得接触疲劳强度系数KHN1=1.15 KHN2=1.68)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由下式计算得H1=KNH1Hlim1S=1.156001=690MPaH2=KNH2Hlim2S=1.65501=880MPa9）试算小齿轮分度圆直径dt1，带入各计算值 d1t32KHT1du1u(ZHZEZH)2=321.3765.80.51(2.5189.81690)2=12.35mm10）计算圆周速度v。v=d1tn1601000=12.3519.08601000=0.012ms 11) 计算齿宽bb = dd1t=0.512.35=6.17mm12)计算齿宽与齿高之比bh模数mt=d1tz1=12.3524=0.51齿高h=2.25mt=2.250.51=1.15bh=6.171.15=5.3613）计算载荷系数根据v=0.1m/s,7级精度，查机械设计手册取动载荷系数KV=1.05直齿轮，KH=KF=1.0查机械设计手册得使用系数KA=1用插值法查得7级精度、小齿轮为悬臂布置时KH=1.294由bh=5.36 ,KH=1.294 ,查图得KF=1.23 ,故载荷系数K为 K=KAKVKHKH=11.0511.294=1.35814)按实际的载荷系数校正所算分度圆直径，由下式可得d1=d1t3KKt=12.3531.31.358=12.17mm15)计算模数mm=d1z1=12.1724=0.53.1.3 齿轮齿条校核弯曲疲劳设计公式为m32KT1dz12(YFaYSaF)（1）确定公式内各计算数值 试选载荷系数Kt =1.3由机械设计手册查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限是FE1=500MPa；齿条的弯曲强度极限FE2=380MPa； 由图取弯曲疲劳寿命系数KFN1=1.1，KFN2=1.2 计算弯曲疲劳安全系数S=1.4,由下式得 F1=KFN1FE1S=1.15001.4=392.86MPaF2=KFN2FE2S=1.23801.4=325.71MPa计算载荷系数K K=KAKVKFKF=1.31.0511.23=1.67查得齿形系数 YFa1=2.65, YFa2=2.06查取应力校正系数YSa1=1.58，YSa2=1.97计算齿轮齿条的YFaYSaF并加以比较。YFa1YSa1F1=2.651.58392.86=0.01066YFa2YSa2F2=2.061.97325.71=0.01246齿轮的数值（2）设计计算m321.67765.80.52420.01246=0.48mm由于齿轮模数m的大小主要决定弯曲强度，而齿面接触疲劳强度主要取决于齿轮直径。可由弯曲强度算得的模数0.48并就近圆整为标准值m=0.5mm,按接触强度算得的分度圆直径d1=12.17mm,算出齿轮齿数z1=d1m=24.34以上计算过程验证了小齿轮模数m=2,分度圆直径直径d=100mm的齿轮是符合强度要求，算出小齿轮的齿数为z1=dm=50,大齿轮齿数z2=z1u=501.5=753.1.4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 小齿轮分度圆直径d1，大齿轮分度圆直径d2 d1=100mm d2=d1u=1001.5=150mm（2）计算中心距 a=d1+d22=150+1002=125mm（3）计算齿轮宽度 b=dd1=0.5100=50mm考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，一般将小齿轮略为加宽（510）mm，即 b1=b+510=50+510=5560mm取b1=58mm，而使大齿轮和齿条的齿宽等于设计齿宽b2=b3=50mm3.1.5 主要设计结论齿数z1=50、z2=75，模数m=2mm，压力角=20，中心距a=125mm，齿宽 b1=58mm、b2=b3=50mm。小齿轮选用40Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。3.2 执行机构轴的设计计算3.2.1 高速轴的设计（1）已知条件高速轴传递的功率P1=1.5310-3kw，转速n1=19.08rmin，小齿轮分度圆直径d1=100mm,齿轮宽度b1=58mm，转矩T1=765.8Nmm（2）选择轴的材料应传递功率不大，并对结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理（3）初算轴径按照扭转强度条件初算轴径，通常取C=110160，查表取C=105,由下式得dA03Pn=10531.5310-319.08=4.52mm考虑到轴上有键槽，轴径应该增加3%5%，则dd+3%5%d=4.52+3%5%4.52=4.6554.746mm取dmin=4.7mm（4）结构设计1）轴承部件的结构设计轴的初步结构设计及构想如下图所示，为方便轴承部件的装拆，挂载机构的机体采用剖分式结构。该挂载机构发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。然后可按轴上零件的安装顺序，从dmin开始设计图3-22）轴段和的设计轴段和安装轴承，考虑到齿轮只受到径向力和圆周力，但轴竖直放置考虑到自身重量提供轴向力，因此选用圆锥滚子轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。暂选轴承30204，查表得轴承内径d=20mm，外圈D=47mm，宽度B=14mm，内圈定位轴肩直径da=26mm，外圈定位凸肩内径Da=40mm， 故d1=20mm，该挂载机构齿轮的圆周速度小于2ms，故轴承采用脂润滑，需要挡油环，取挡油环端面到内壁距离B1=2mm，为补偿箱体的铸造误差和安装挡油环， 为补偿箱体的制造误差和安装挡油环，靠近箱体内壁的轴承端面至箱体内壁的距离取=10mm，则L1=B+B1=14+10+2=26mm，通常一根轴上的两个轴承取相同型号，d4=20mm，L1=L4=26mm3）轴段的设计轴段上安装齿轮，为便于安装，d2应略大于d1，可初定d2=25mm，齿轮1的轮毂宽度范围为1.21.5d2=3037.5mm，取其轮毂宽度与齿轮宽度b1=58mm相等，左端采用轴肩定位，右端采用套筒固定。由于齿轮直径比较小，采用实心式 则查表得该处键的截面尺寸为8mm7mm，轮毂键槽深度t1=4mm，轴段的长度应该比相应齿轮的轮毂略短，故取L2=b1=56mm4）轴段的设计轴段起到为齿轮定位的作用，d3应略大于d2，可初定d3=28mm，L3=10mm5）箱体内壁的距离BX=2B1+L1+L3=70mm6）力作用点间的距离首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应该从手册中查取值。对于30204型圆锥滚子轴承，由手册查得=11mm，则由图可得轴的支点及受力点间的距离为l1=L1-+L22=26-11+562=43mml2=L22+L3+L4-=562+10+26-11=53mm（5）键连接齿轮与轴间采用A型普通平键连接，查手册得键的型号为键850 GB/T 1096-2003（6）轴的受力分析1）画轴的受力简图轴的受力简图如图图3-32）齿轮上作用力计算高速轴传递的扭矩为T1=765.8 Nmm，转速为n1=19rmin，小齿轮分度圆直径为d1=100mm圆周力为Ft1=2T1d1=2765.8100=15.3N其方向与作用点圆周速度方向相反径向力为Fr1=Ft1tann=15.3tan20=5.6N其方向由的作用力指向齿轮1的转动中心，齿轮2各个力与齿轮1上相应的力大小相等方向相反3）轴向力的估算由于轴的布置是竖直放置，齿轮是水平放置，所以轴向力由齿轮和轴的自重提供齿轮的材料为40Cr，密度约为7.9gcm3，体积V1大约为V1=d24b1-d224b1=(10245.8)-(2.5245.8)=427cm3G1=1V1g=33N（取重力加速度g=9.8Nkg）轴的材料为45钢，密度约为7.8gcm3，体积V2约为V2=d24L=22411.8=37 cm3G2=2V2g=2.82N所以作用在高速轴上的轴向力Fa1=G1+G2=35.82N4）计算支反力在水平面上支反力为R2H=Ft1l1l1+l2=15.34343+53=6.85NR1H=Ft1-R2H=15.3-6.85=8.45N在垂直平面上的支反力R2V=Fr1l1l1+l2=5.64343+53=2.5NR1V=Fr1-R2V=5.6-2.5=3.1N轴承1的总支撑反力为R1=R1V2+R1H2=3.12+8.452=9 N轴承2的总支撑反力为R2=R2V2+R2H2=2.52+6.852=7.29 N4）弯矩计算在水平面上，齿轮所在轴截面为M2H=R1Hl1=8.4543=363.35Nmm在垂直平面上，齿轮所在轴截面为M2V=R1Vl1=83.143=3573.3 Nmm合成弯矩，齿轮所在轴截面为M2=M2V2+M2H2=3591.7 Nmm转矩图如图所示，T1=765.8 Nmm图3-4（7）校核轴的强度因为齿轮所在轴截面弯矩大，同时截面还有转矩，因此截面为危险截面。其抗弯截面系数为，由于在校核此轴的强度时，键槽对轴的强度影响不大，所以轴上的单键槽可以被忽略。W=d3320.1d3=0.1253=1562.5mm3抗扭截面系数为WT=d3160.2d3=0.2253=3125mm3弯曲应力为b=M2W=3591.71562.5=2.29MPa扭剪应力=T2WT=765.83125=0.245MPa按弯扭合成强度进行校核计算，对于双向转动的转轴，转矩按对称循环处理，故折合系数=1，则当量应力为e=b2+42=2.292+410.2452=2.43MPa由表得45钢调质处理抗拉强度极限B=650 MPa，由表用插值法查得轴的许用弯曲应力-1b=60MPa, e-1b，强度满足要求（8）校核键强度 齿轮1处键连接的挤压应力为p2=4T1d2hl=4765.825750=0.35MPa 取键、轴及齿轮的材料为钢，由表查得p=125150MPa, p2S2则两轴承的轴向力分别为Fa1=S1+Fa=38.46NFa2=S22）当量动载荷因为Fa1R1=38.469=4.27e=0.37则轴承1当量动载荷为Pr1=0.4R1+YFa1=0.49+1.738.46=68.98N因为Fa2R2=2.147.29=0.29Pr2，故只需校核轴承1，P=Pr2。轴承在100以下工作，查表得fT=1。轴承1寿命为Lh=10660n1(fTCP)103=1066019(12820068.98)103=4.441011h挂载机构的预期寿命为Lh，=2815010=24000hLhLh，故轴承寿命足够。3.2.2 低速轴的设计（1）已知条件低速轴传递的功率P2P2=P1轴承齿轮=1.5310-30.980.97=1.0610-3kw转速n2=12.6rmin，传递的转矩T2=803.41 Nmm（2）选择轴的材料因为传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，由表选用常用材料45钢，调质处理。（3）初算轴径查表得C=106135，考虑轴端不承受弯矩，只承受转矩，故取较小值C=110，则dmin=C3P2n2=11031.0610-312.6=4.82mm轴与联轴器联接，有一个键槽，应增大轴径3%5%d4.82+4.823%5%=4.965.06mm取dmin=10mm（4）结构设计1）轴承部件的结构设计轴的结构初步设计及构想如图所示。该挂载机构发热小、轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从最细处开始设计。图3-62）轴段的轴径设计轴段上安装联轴器，此段设计应与联轴器的选择设计同步进行。为补偿联轴器所连接两轴的安装误差、隔离振动，选用弹性柱销联轴器。查表取载荷系数KA=1.5，则计算转矩Tc=KAT2=1.5803.41=1205.1 Nmm由表查得GB/T 5014-2003 中的LX1型联轴器符合要求：公称转矩为250 Nm，许用转速8500rmin，轴孔范围为1224mm。考虑最小直径dmin=10mm，取联轴器毂孔直径为20mm，轴孔长度38mm，J型轴孔，A型键，联轴器主动端代号LX12038 GB/T 5014-2003，相应的轴段的直径d1=16mm，其长度略小于毂孔宽度，取L1=35mm，联轴器用轴套定位，经计算，该处轴的圆周速度小于3m/s，可选用毡圈油封，考虑到套的另一端与轴承内圈端面接触，因而轴套外径应大于轴承内径，暂定轴承内径为25mm，由表选取毡圈30 JB/ZQ 4606-1997 ，轴套外径为30mm3）轴段和的轴径设计轴承和安装轴承，其设计应与轴承的选择同步进行。考虑齿轮和轴的放置方式，轴和齿轮的自重提供轴向力，故选用圆锥滚子轴承。暂取轴承为30205，由表查得轴承内径d=25mm，外径D=52mm，总宽度T=16.25mm，内圈宽度B=15mm，内圈定位轴肩直径da=26mm，外圈定位轴肩直径Da=4143mm，对轴的力作用点距外圈大端面的距离a=11.2mm，故d5=d2=25mm4）轴段的设计轴段上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，d3略大于d2，可初定d3=27mm由于直径比较小，齿轮2采用实心式，其左端采用轴肩定位，右端采用套筒（挡油环）固定，齿轮2轮毂的宽度范围1.21.5d3=32.440.5mm，取其轮毂宽度B2=35mm，左端采用套筒固定，右端采用轴肩定位。为了使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段的长度应比相应的齿轮的轮毂略短，故取L3=33mm5）轴段的设计轴段为齿轮提供定位，其轴肩高度范围为0.070.1d3=1.892.7mm，取其高度为h=2mm，故d4=29mm齿轮2的轮毂右侧面距离箱体内壁的距离取为2=10mm，且使箱体两内侧壁关于高速轴轴线对称，测得内壁距离Bx=70mm，则轴段的长度为L4=BX-B2-22=70-35-20=15mm6）轴段和的长度设计联轴器采用轴套定位，轴套与轴承内圈接触，为了使轴套内圈接触，为了使轴套与内圈紧密贴合，轴段的长度为L3=B+2-2=15+10+10-2=33mm轴段的长度为L6=B+2=15+10+10=31mm7）轴段的长度设计由高速轴设计可知，轴承端盖凸缘厚度取e=10mm，取端盖与轴承座间的调整垫片厚度为t=2mm；另外取联轴器凸缘端面距轴承端盖表面距离K=10mm，如图所示，螺栓的拆装空间足够，则有L1=L1,+K+e+t+L+2-L2=35+10+10+2+20+10-33=54mm9）轴上力作用点间的距离为l1=362+L1-L1,+L2-2-T+a =18+54-35+33-10-10-16.25+12.5=46.25mml2=L32+L2+2-T+a =332+33+2-16.25+12.5=47.75mml3=L32+L4+L5+2-a =332+15+2-12.5=21mm（6）联轴器与轴段和齿轮2与轴段间采用A型普通平键连接，由表查得其型号分别为键833GB/T 1096-1990和键830GB/T1096-1990（7）画轴的受力简图1）轴的受力简图如图所示图3-72）支撑反力在水平面上为RBH=l2Fr2l2+l3=215.621+47.75=1.71NRAH=Fr2-RBH=5.6-1.71=3.89N在水平面上为RBV=l2Ft2l2+l3=2115.321+47.75=4.67NRAV=Ft2-RBV=15.3-4.67=10.63N 轴承A的总支撑反力为RA=RAV2+RAH2=10.632+3.892=11.32N轴承B的总支撑反力为RB=RBV2+RBH2=4.672+1.712=4.97N3）弯矩和弯矩图弯矩图如图所示图3-8在水平面上，齿轮所在轴截面为M2H=RAHl2=3.8921=81.69Nmm在垂直平面上，齿轮所在轴截面为M2V=RAVl2=10.6321=223.23 Nmm合成弯矩，齿轮所在轴截面为M2=M2V2+M2H2=237.7 Nmm转矩图如图所示，T1=803.41 Nmm（8）校核轴的强度因为齿轮齿宽中点所在轴截面弯矩大，截面左侧除作用弯矩外还作用转矩，因此此截面为危险截面其抗弯截面系数为W=d3332-btd3-t22d3=27332-8427-42227=1618.9mm3其抗扭截面系数WT=d3316-btd3-t22d3=27316-8427-42227=3551.3mm3弯曲应力为b,=M2W=237.71618.9=0.15MPa 扭剪应力为=M2WT=237.73551.3=0.066MPa按弯扭合成强度进行校核计算，对于双向转动的转轴，转矩按对称循环处理，故折合系数=1，则当量应力为e=b2+42=0.152+410.0662=0.2MPa由表得45钢调质处理抗拉强度极限B=650 MPa，由表用插值法查得轴的许用弯曲应力-1b=60MPa, e-1b，强度满足要求（9）校核键连接的强度齿轮2处键连接的挤压应力p=4T2d3hl=4803.4127730=0.57MPa取键、轴及齿轮的材料为钢，由表查得p=125150MPa, p2S2则两轴承的轴向力分别为Fa1=S1+Fa=75.8NFa2=S22）当量动载荷因为Fa1R1=75.811.32=6.69e=0.37则轴承1当量动载荷为Pr1=0.4R1+YFa1=0.411.32+1.775.8=133.3N因为Fa2R2=1.464.97=0.29Pr2，故只需校核轴承1，P=Pr2。轴承在100以下工作，查表得fT=1。轴承1寿命为Lh=10660n1(fTCP)103=1066012.6(132200133.3)103=1.161011h挂载机构的预期寿命为Lh，=2815010=24000hLhLh，故轴承寿命足够。3.3 挂载机构驱动电机选择3.3.1 选择电动机的类型无人机消防水包挂载机构其结构主体和其电路都建立在无人机现有的架构之上，无人机的载重量小，以无人机电池所提供的电源为直流电源，电池的电压和电流都比较小，所以根据挂载机构的用途和实际情况，选用Z系列微型直流电动机。3.3.2 选择电动机的功率齿条所需要的功率为Pw=Fv1000=150.11000=1.510-3kw查机械设计手册取轴承的效率为轴承=0.98，齿轮的传动效率为齿=0.98，齿轮齿条的传动效率为齿条=0.98，联轴器的传动效率为联=0.99，得电动机到执行机构的总效率总=齿齿条轴承2联=0.980.980.9820.99=0.91电动机所需的工作效率为P0=Pw总=1.510-30.91=1.6410-3kw根据之前对大齿轮转速的计算，所以理想条件（挂载机构在1s内打开，实现消防水包的下放）下电动机的转速约为n012.6rmin符合这一要求的微型直流电动机（自带减速器）有多种，根据附录，从成本和结构考虑，选用ZWBPD024024-384型电动机较为合理（图3-10为外形尺寸），转速为15rmin表3-2图3-103.4 挂载箱体机构箱体材料的选择3.4.1 铝合金材料铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AICuMg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al一CuMgZn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。锻铝合金主要是AlZnMgSi系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。纯铝的密度小（=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（:3240%，:7090%），易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低，退火状态 b 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，b 值分别可达 2460kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 b/）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。3.4.2 工程塑料工程塑料可作工程材料和代替金属制造机器零部件等的塑料。工程塑料具有优良的综合性能，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性好，电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，可替代金属作为工程结构材料使用，但价格较贵，产量较小。工程塑料的性能特点主要是：与通用塑料相比，具有优良的耐热和耐寒性能，在广泛的温度范围内机械性能优良，适宜作为结构材料使用；耐腐蚀性良好，受环境影响较小，有良好的耐久性；与金属材料相比，容易加工，生产效率高，并可简化程序，节省费用；有良好的尺寸稳定性和电绝缘性；重量轻，比强度高，并具有突出的减摩、耐磨性。3.4.3 碳纤维碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。3.4.4 材料的对比与选择无人机外部设备的材料应具有密度小、强度高的要求。铝合金作为无人机消防水包挂载机构箱体的材料，虽然能达到密度小，强度高的要求，但作为一款灭火产品，铝合金材料不具备耐高温的特性，所以箱体的材料不能选择铝合金材料。碳纤维材料和工程塑料都有耐高温的特性，而且强度可以与金属材料相媲美，与金属材料比容易加工，碳纤维和工程塑料都可以通过3D打印技术一次成型，但碳纤维价格昂贵，从经济实用的角度来看，最终选择工程塑料作为无人机消防水包挂载机构的箱体，并使用3D打印技术一次成型。3.5 挂载机构箱体的结构尺寸齿轮齿条式挂载机构箱体的主要结构尺寸列于下表表3-2名称代号尺寸/mm中心距a1126上箱体壁厚30下箱体壁厚130下箱体剖分面处凸缘厚度b10上箱体剖分面处凸缘厚度b110箱体凸缘连接螺栓的距离S214箱体外壁至轴承座端面的距离K6大齿轮齿顶圆与箱体内壁间的距离188齿轮端面与箱体间内壁的距离210上下箱体连接螺栓数目n4上下箱体连接螺栓直径d210轴承盖螺钉直径d3103.6 润滑剂的选择在摩擦面之间添加润滑剂不仅可以减少摩擦，减少磨损，保护零件免受锈蚀，而且在使用循环润滑时起到散热和冷却的作用。由于液体的不可压缩性，润滑油膜还有缓冲和吸收振动的能力。膏状润滑剂的使用不仅可以防止内部润滑剂泄漏，还可以防止外部杂质的侵入，避免加剧零件的磨损，起到密封作用。3.6.1 齿轮润滑剂齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力损耗，降低传动效率。特别是高速传动，就更需要考虑齿轮润滑。轮齿啮合面间加入润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。因此，对齿轮传动进行适当得润滑，可以大为改善轮齿的工作状况，确保运转正常及预期的寿命。对于开式和半开式齿轮传动，或低速闭式齿轮传动，通常采用手动定期润滑，所用润滑剂为润滑油或润滑脂。对于一般封闭式齿轮传动，润滑方法根据齿轮圆周速度确定。对于此挂载机构而言，虽然采用闭式齿轮齿条的结构，但由于轴放置方式为竖直放置，齿轮为水平放置，如果使用润滑油作为润滑剂进行润滑会导致润滑油的润滑效率低下，也可能导致润滑油的泄露，而且齿轮齿条的圆周速度和载荷较小。综上所述，齿轮润滑选择7407号润滑脂（SH/T 0469-1994）为润滑剂。3.6.2 轴承润滑剂润滑对滚动轴承非常重要，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还能起到散热、降低接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。轴承中常用的润滑方法有油润滑及脂润滑。此外，还有用固体润滑剂润滑的。所选轴承的润滑方法与轴承的速度有关。通常，滚动轴承的dn值用于指示轴承速度。下表列出了适用于脂润滑和油润滑的dn值表3-1轴承类型脂润滑油润滑油浴滴油循环油油深沟球轴承1625406060调心球轴承16254050角接触球轴承16254060圆柱滚子轴承1625406060圆锥滚子轴承1616233060调心滚子轴承16122025推力球轴承1661215润滑脂形成的润滑膜强度高，能承受较大载荷，不易流失，易于密封，一次添加后可长时间保持。这种润滑方法非常适用于不方便频繁添加润滑剂的地方，或者不允许润滑剂排放和污染产品的工业机械。在高速高温条件下，通常采用油润滑。 由于此无人机挂载机构中轴及齿轮的放置方式，所以不便经常添加润滑剂，所以选择钠基润滑脂为润滑剂，润滑脂牌号为ZN-2。4. 挂载机构驱动系统电路的设计4.1 多旋翼无人机电路系统的组成4.1.1 动力系统动力系统是整个多旋翼飞行器的飞行动力来源，它主要包含了桨叶和电机(或油机)。对于飞行器面言，动力系统来源分为电动和油动。电动采用电机配备电池系统，维护简单，噪声相对较小，也更轻巧，成本较低但续航时间和载重都比较低，续航般不超过30分钟到1小时，如果还需要更长的续航时间则电源系统的成本会星指数增长，效费比较低，因此长航时的飞行器般采用油动，电动无人机主要应用在消费类领城和个人航拍等方面。电动无人机的电机是将电能转换为机械能，带动旋翼（螺旋桨桨叶）旋转，一般分为有刷直流电机和无刷直流电机。4.1.2 动力电源与充电系统由于电动多旋翼飞行器上电机的工作电流非常大,需要采用能够支持高放电电流的动力可充电锂电池供电。放电电流的大小通常用放电信率来表示，即C值。C值表示电池的放电能力，也是放电快慢的一种度量，这是普通锂电池与动力锂电池最大的区别。放电电流能力，也分为持续放电电流和瞬间放电电流。图4-1 锂离子电池的充放电倍率,决定了我们可以以多快的速度，将一.定的能量存储到电池里,或者以多快的速度,将电池里的能量释放出来。当然，放电倍率越快,所能支撑的间越短。电池的容量1小时放电完毕.称为按1C放电,5小时放电完毕，则称为1/5=0.2C放电。例如1000mAh电池如果是5C的放电倍率,那么该电池的持续放电电流可以达到5A,但持续的时间则只有1小时/5=12分钟。容量5000mAh的电池如果最大放电倍率为20C,则其最大放电电流为5000mA20C=100A。电池的放电电流不能超过最大的电流限制，否则容易烧坏电池。放电倍率与放电电流和额定容量的关系可以表示如下:放电倍率(C)=充放电电流(A)/额定容量(mAh)多旋翼上的锂电池与普通应用在手机和充电宝等电子设备上的锂电池在特性和内部构造上是不一样的。为了提高放电倍率，可在阳极采用不同的活性材料，扩大锂离子的迁移速度,从而提高放大倍率,这类锂离子电池称为锂聚合物电池。4.1.3 电子调速器电子调速器( Electronic Speed Controller, ESC)使用飞控输出的PWM弱电信号，为无刷电机提供可控的动力电流输出。飞控板提供的控制信号电的驱动能力无法直接驱动无刷电机,需要通过电调最终控制电机的转速。电调的作用就是将多旋翼飞行控制单元的控制信号快速转变为电枢电压大小和电流的大小，以控制电机的转速。此外带有BEC功能的电调还可以为系统提供5V电源供电。图4-24.1.4 飞行控制系统无人旋翼机系统与定翼机系统最大的区别就是旋翼机本身是一个不稳定系统，也就是说在对系统没有任何输人控制的情况下，系统会逐渐发散导致不稳定，乃至坠机;而定翼机本身是一个天然的稳定系统，也就是说当没有任何系统和控制输人的时候，系统也能够自行保持稳定飞行。飞行控制系统是飞行器的控制中枢,其核心是一个CPU,采用微处理器作为处理中枢，再通过串行总线(例如SPI、FC和UART等)扩展连接高精度传感器，主要由陀螺仪(飞行姿态感知)、加速度计、气压计、GPS、指南针模块(可选配)，以及控制电路等组成。实现了传统的IMU惯性测量单元的进行状态和姿态估算,同时实现一定的控制系统算法以及导航算法,按照一定的控制输人信号,实现精准的定位悬停和平稳飞行等运动。在尺寸载荷等要求不太严格的轻型和大中型无人机系统中，可以采用处理能力和可靠性更高的工业计算机(例如PC104)来作为飞行控制系统中枢;而对于微型无人机系统,由于载荷、尺寸和功率等方面的限制，一般采用嵌人式技术来实现飞行控制系统。4.1.5 遥控器和遥控接收器无人机的遥控器和遥控接收机是遥控链路的重要组成部分,它负责将地面操控人员的控制指令传送到机载飞控上.以便飞控按照指令执行。微型航模级别的无人机般选用便携式的比例遥控器(如图4-3所示),这类遥控器的特点是轻便,易于使用.操作简单,但遥控距离般较短.适用于目视距离的操控。对于大型的无人机系统则一般采用测控地面站来交互，这类地面站可通过大功率扩频通信机甚至卫星链路来进行通信，实现超视距控制,一般遥控距离可达30km甚至全球控制.地面站可以采用虚拟现实系统来实时重构飞行器状态。图4-3 比例遥控发射电路的工作原理是通过操纵发射机上的手柄，采样电位器阻值的变化信息并送人编码电路。编码电路将其转换成组脉冲编码信号，这组脉冲编码信号可以采用PPM调制信号或者PCM调制信号两种调制方式，然后再经过高频调制电路载波调制，再通过高频放大电路发射出去。4.2 驱动系统电路的控制要求4.2.1 地面控制要求当消防水包放入锁紧装置中时，遥控发出信号，微型直流电动机正转，通过联轴器，大齿轮带动6个小齿轮正转，6个小齿轮分别带动各自的齿条开始向前运动，当齿条触碰到末端行程开关B时，电动机停止工作，锁紧机构自动锁紧。下图为地面工作的流程图图4-44.2.2 空中控制要求当无人机携带60kg的消防水包到达火情发生地正上空时，遥控再次发出信号，微型直流电动机反转，再次通过连轴器的传动，大齿轮带动6个小齿轮反转，6个小齿轮分别带动各自的齿条开始向后运动，当齿条触碰到始端行程开关A时，电动机停止工作，锁紧机构打开，下图为地面工作的流程图。图4-54.3 微型直流电动机正反转电路设计4.3.1 直流电动机的工作原理根据电磁学基本知识，载流导体在磁场中受到电磁力的作用。如果导体在磁场中的长度，其中流过的电流为，导体所在处的磁通密度为B，则导体受到的电磁力值如下：如图4-6所示，施加到N、S极下每个导体的电磁力的方向由图中箭头所示。电磁力在转轴上形成顺时针方向的转矩，驱动转子旋转。由于每个磁极下元件中电流方向是恒定的，所以转矩方向是恒定的，这被称为直流电动机的电磁转矩。如果直流电动机轴上有负载，它将输出机械能。可以看出，直流电动机是一种将电能转化为机械能的电气设备。直流电动机是可逆的，根据不同的外界条件，它处于不同的运行状态。当外力使其旋转并转化为机械能时，电机处于发电机状态并输出电能；当向电刷两端施加电压以输入电能时，电机处于电动机状态，并驱动负载旋转以输出机械能。图4-6如图4-7所示，电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的转轴与机械负载相连，这是便有电流从电源正极流出，经电刷A流入电枢绕组，然后经过电刷B流回电源的负极。在图4-7所示位置，在N级下面导线电流是由a到b，根据左手定则可知导线ab受力的方向向左，而cd的受力方向是向右的。当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩是，电动机逆时针旋转。当线圈转过180度时，这是导线的电流方向变为由d到c和b到a，因此电磁转矩的方向仍然是逆时针的 ,这样就使得电机一直旋转下去。图4-74.3.2 直流电动机的结构直流电机由定子、转子和机座等部分构成。图4-8（1）定子主磁极主磁极的功能是建立主磁场。大多数直流电机的主磁极不是用永磁体，但是磁场是由通过励磁绕组的DC电流建立的。主磁极由主磁极铁芯和安装在铁芯上的励磁绕组组成。（2）换向极换向极是安装在两个相邻主磁极之间的一个小磁极，其功能是改善直流电机的换向，使电机运行时不会产生有害火花。（3）机座机座有两个功能，一是用来固定主磁极、换向极和端盖；另一个是作为磁路的一部分。（4）电刷装置电刷装置是一种引入或引出直流电压、直流电流的装置。此装置是由电刷、刷握、刷杆座和铜丝辫组成。（5）转子电枢铁心 电枢铁心也有两种用途，一种是作为主磁路的主要部分，二是嵌入式放电电枢绕组。电枢绕组电枢绕组由许多按一定规则连接的线圈组成，它是直流电机的主电路部分，是通过电流和感应产生电动势实现机电能量转换的关键部件。换向器换向器也是直流电机的重要组成部分。在直流电动机中，其功能是将流经电刷的直流电流转换成绕组中的交流电；在直流发电机中，它将绕组内的交变电动势转换成电刷端的直流电动势。4.3.3 直流电动机正反转控制电路原理该图（图4-9）显示了一个常用的直流电机控制电路，称为“H桥驱动电路”，因为它看起来像字母H。如图所示，H桥式电机驱动电路包括四个三极管和一个电机。要运行电机，必须打开对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流经电机，从而控制电机的转向。图4-9假如要让电动机转起来，它对角线上的一对三极管必须打开。例如，如图4-10所示，当Q1管和Q4管接通时，电流从左至右通过Q1从电源正极流经电机，然后通过Q4返回电源负极。根据图中电流箭头，电流将驱动电机顺时针旋转。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流经电机，从而驱动电机沿特定方向转动（电机周围的箭头表示顺时针方向）。图4-10图4-11示出了另一对三极管Q2和Q3的导通，电流将从右至左流经电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流经电机，从而驱动电机向另一方向旋转（电机周围的箭头表示逆时针方向）。图4-11当驱动电机时，确保H桥同一侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，电流将从正极到负极流经这两个三极管。此时，电路中除了三极管外没有其他负载，因此电路上的电流可能达到最大值（电流仅受电源性能限制），甚至烧毁三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中，通常使用硬件电路来方便地控制三极管开关。在实际使用中，用分立元件制作H桥非常麻烦。幸运的是，市场上有许多多封装的H桥集成电路，可以通过接上电源、电机和控制信号来使用。在额定的电压和电流范围内使用非常方便可靠。因此，为了挂载机构上电动机驱动电路的简单实用，选择SGS公司的产品L298N芯片。4.3.4 L298驱动集成电路简介L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路，L298N和L293D的区别是其输出电流增加，功率增加。其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压为50V。它可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，电磁阀等。特别是它的输入端可以与单片机直接连接，因此单片机控制非常方便。当驱动直流电机时，可以直接控制步进电机，实现电机正转与反转。为了实现此功能，只需改变输入端的逻辑电平。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接457V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为2546V。输出电流可达2A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。下图是L298N内部原理图。图4-12图4-13图4-14In3，In4的逻辑图与表1相同。图4-14显示，当ENA为低电平时，输入电平对电机控制起作用。当EnA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。4.4 控制芯片选择4.4.1 方案选择（1）继电器控制系统继电器用于低电流、无灭弧装置的控制电路，可以在电量或非电量的作用下工作。它由电磁线圈，铁芯、触点和回位弹簧组成。继电器是一种电子控制器件，它有一个控制系统（也称为输入回路）和一个受控系统（也称为输出回路），它通常应用于自动控制电路。它实际上是一种“自动开关”，使用较小的电流来控制较大的电流。电磁式继电器通常由铁芯、线圈、衔铁、接触簧片等组成。只要在线圈两端加上一定的电压，一定的电流就会在线圈中流动，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引下克服回位弹簧的拉力，吸引到铁芯上，从而带动衔铁的动触头与静触头（动合触头）吸引。当线圈断电时，电磁吸力也消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回到原始位置，使动触点与原来的静触点（动断触点）吸合。这样，通过吸合和释放，实现了电路中的导通和断开的目的。（2）PLC控制系统可编程控制器是从继电器控制系统发展而来的一种电路，它是通过触点和线圈的组合实现的，用可编程控制器实现等效的电气控制逻辑非常方便。PLC等效电路分为三个部分，即输入部分、内部程序执行部分和输出部分。它的梯形图程序与继电器系统电路图相似，而且PLC能根据检测到的输入元件的状态及内部其他元件的顺序执行用户程序，然后得到结果输出至外部负载电路，以驱动相应的控制电器。PLC控制系统的优点是：可靠性高，抗干扰能力强；配套设施齐全，功能完善，适用性强：易学易用，深受工程技术技术人员的欢迎；该系统的设计具有建造工作量小，维护方便，易于改造；体积小，重量轻，能耗低。（3）单片机控制系统单片机是一种集成电路芯片。它是一个集中央处理器、随机存取存储器、只读存储器、各种输入输出端口、中断系统、定时器/计数器(可能包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路复用器、模数转换器等)功能于一体的小型完善的微机系统。)通过使用超大规模集成电路技术与硅片连接。它广泛应用于工业控制领域。单片机也叫单片微控制器。它不是执行某种逻辑功能的芯片，而是将计算机系统集成到芯片中。它相当于一台微型计算机。与计算机相比，单片机只缺少输入输出设备。单片机控制系统具有以下特点：优异的性价比目前市场上，有一些单片机的芯片价格非常低，加上一些元件，就能构成一台功能相当丰富的控制装置集成度高，体积小，可靠性好单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。而且，由于单片机体积小，易于采取电磁屏蔽或密封措施，适合在恶劣环境下工作。控制能力强单片机指令丰富，能充分满足控制的各种要求低功耗，低电压便于生产便携式产品易扩展可根据需要并行或串行扩展，构成各种不同应用规模的计算机系统4.4.2 三种控制方案的比较继电器控制相对于其他两种控制方式，元件简单实用，但连线线过于复杂，体积较大，功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难，另外继电器触点数量有限，继电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制，而且继电器控制系统依靠机械触点的动作实现，工作频率低。所以结合无人机的实际状况，不适合体积大、排线复杂的控制系统。PLC控制相比于单片机控制成本较高，而且PLC的体系结构是封闭的，各个PLC厂家的硬件体系互不兼容，编程语言及指令系统也各异，当用户选择了一种PLC产品后，必须选择与其相应的控制规程，并且学习特定的编程语言。单片机具有通用的编程语言，汇编语言和C语言都可以实现不同种类单片机程序的编制。综上所述，单片机是适合无人机挂载机构的控制的，所以此无人机消防水包挂载机构的控制选择51系列单片机。4.5 51系列单片机简介典型的8051的硬件如图所示，采用的是CPU加上功能模块的传统微型计算机的结构模式，CPU与各功能模块通过内部总线相连进行信息交互。主要包括下列功能模块：中央处理器（CPU）数据存储器（RAM）程序存储器（ROM）4个8位可编程并行I/O口2个16位定时器/计数器中断系统1个全双工串行口特殊功能寄存器SFR图4-154.6 行程开关的选择行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触点动作，来实现控制电路的接通或断开，从而达到一定的控制目的。通常，这种类型的开关用于限制机械运动的位置或行程，使运动机械根据特定的位置或行程自动停止、反向运动、改变速度或自动往复运动。在电控系统中，位置开关的功能是实现顺序控制、位置控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程和限位保护。构造：由操作头、触点系统和外壳组成。在实际生产中，将行程开关安装在预设位置，当安装在生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作以切换电路。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置来切换电路的电器，其作用原理类似于按钮。行程开关广泛用于各类机床和起重机械中，用于控制行程和进行终端限位保护。在电梯控制电路中，行程开关还用于控制轿厢门打开和关闭的速度、自动打开和关闭门的限位以及轿厢的上限和下限保护。综上所述，选择触点开关KW11-3Z-2为驱动系统电路中的行程开关。4.7数据发送模块图4-16DF（测向）数据发射模块的工作频率为315M,采用声表谐振器来稳定频率。频率稳定度极高。当环境温度从-25变化到85时，频率飘移仅为3ppm/度。它特别适合多接收机和无线遥控及数据传输系统。声学计量谐振器的频率稳定性仅次于晶体，而普通液晶振荡器的频率稳定性和灵敏度较差，即使采用高质量的微调电容器，也难以确保调谐的频率点不会由于温差和振动而偏移。DF发射模块没有编码集成电路，只增加了数据调制三极管Q1。这样的结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动编码电路和单片机接口相连，而不管编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。例如，当诸如PT2262或SM5262的编码集成电路被连接时，它们的数据输出端的第17引脚可以直接连接到测向数据模块的输入端。测向数据模块具有3-12V的宽工作电压范围。当电压变化时，发射频率基本不变，与发射模块匹配的接收模块可以稳定接收，无需任何调整。当传输电压为3V时，开放空间的传输距离约为20-50米，传输功率小，当电压为5V时，约为100-200米，当电压为9V时，约为300-500米，当传输电压为12V时，为最佳工作电压，传输效果好，传输电流约为60mA，开放空间的传输距离约为700-800米，传输功率约为50MW。当电压大于12V时，功耗增加，有效传输功率不再显著增加。这套模块具有传输功率大、传输距离长的特点，适合恶劣条件下的通信。最好选择一根25厘米长的电线作为天线，最好将其竖立起来用于长距离传输。由于无线电信号传输过程中多种因素的影响，一般实际距离只有标称距离的一半或更小，在开发过程中需要注意。测向数据模块以询问模式进行调制，以降低功耗。当数据信号停止时，发射电流降至零。数据信号和测向传输模块的输入端可以通过电阻直接连接，也可以不通过电容连接，否则测向传输模块将无法正常工作。数据电平应接近测向数据模块的实际工作电压，以获得更高的调制效果。测向发射模块应垂直安装在主板边缘，并应远离周围设备5m以上，以免受分布参数影响。测向模块的传输距离与调制信号的频率和幅度、传输电压和电池容量、传输天线、接收器和收发器环境的灵敏度有关。一般来说，开放区域的最大传输距离约为800米。如果遇到障碍物，距离会缩短。由于无线电信号传输过程中的折射和反射，会形成一些死区和不稳定区域，不同的发射和接收环境会有不同的发射和接收距离。4.8 数据接收模块图4-17测向数据接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，它为超再生接收电路，接收灵敏度为一105dBm，接收天线最好为2530厘米的导线，最好是直立的。接收模块自身具备解码集成电路，因此接收电路只是一种组件，只有应用于二次开发的特定电路中，它才能发挥应有的作用， 这种设计有很多优点，它可以和各种解码电路或者单片机相结合，设计电路灵活方便。这种电路的优点有:（1）天线输入端有频率选择电路，并不依赖1/4波长天线的频率选择作用。控制距离接近时，外部天线可以缩短甚至移除。 （2）输出端的波形相对干净，干扰信号是短针脉冲，不同于其它超再生接收电路，会产生密集的噪声波形，所以抗干扰能力较强。（3）测向模块辐射很小，电路模块背面网状接地铜箭头的屏蔽作用可以减少自振荡的泄漏和外部干扰信号的侵入。 （4）用骨架铜芯电感将频率调整到315M后密封。与可调电容调节接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性和抗机械振动能力都有很大提高。可调电容调节精度低，只有3/4圈的调节范围，而可调电感可以多圈调节。可调电容器在调整后不能密封，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的接近或侵入都会改变电容器的电容，从而影响接收频率。另外，当未密封的可调电容器振动时，在固定件和移动件之间发生位移；当温度变化时，固定件和移动件之间的距离由于热膨胀和冷收缩而变化；当湿度变化时，容量因介质变化而变化；当电容器长时间工作在潮湿的环境中时，由于固定件和移动件的氧化，电容会发生变化，这将严重影响接收频率的稳定性，可调电感器可以解决这些问题，因为电感器在调整后可以密封，绝缘体密封剂不会改变电感量。4.8 驱动系统电路图电路图绘制如下：图4-165. 总结毕业设计是我们作为大学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程是对学生的学习能力和独立思考及工作能力也是一种培养，同时反映了大学教育的综合水平，因此学校十分重视毕业设计这一环节，加强了对毕业设计工作的指导和动员。在完成毕业设计的时候，我尽量的把毕业设计和实际情况有机的结合起来，理论和实践相结合。经过了一段时间的努力，在一些同学和老师的帮助下，我终于完成了毕业设计这一项重要的任务。回想我做设计的过程，可以说是难易并存其中，要把在大学里所学过的知识结合到这里面来，其实，这对于我来说，也是一个小小的挑战，同时也是对大学所学到知识的一次检测。 在做毕业设计的过程中，遇到了很多困难，比如说无人机飞控芯片的端口配置、无线信号的接收与发送，这些都是以前没遇到过的问题，如果不是自己亲自做，可能就很难发现自己在某方面知识的欠缺，对于我们来说，发现问题，解决问题，这是最实际的。在遇到自己很难解决的问题的情况时，在查阅了一些资料和经过老师与同学的帮助下，这些问题才得以解决，从而顺利的完成这份毕业设计。从而了解到，关于工程方面的知识还是很深奥的，因此，我们不仅现在，在以后更是要不断去探究的。参考文献1徐超.浅议无人机在消防灭火救援行动中的应用.无线互联科技.2016.2刘福.森林防火灭火中的无人机应用探讨.福 建 林 业 科 技 .2016.3李晓强.无人机飞行控制系统的硬件设计与研究.西安理工大学.2008.4吴义杰.无人机飞行原理及民用应用的初探.科学技术创新.2018.5刘银春.小型无人机控制规律设计及仿真研究.中南大学.2008.6黄爱凤.民用无人机发展现状及关键技术.第九届长三角科技论坛.2012. 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Mechanical and Electrical Engineering Liu (Ed.).201724Yifang Tan,Ding Feng.Reliability Evaluation for Unmanned Aerial Vehicle Components Based on Markov Degradation Process. Proceedings of 2016 IEEE Advanced Information Management,Communicates,Electronic and Automation Control Conference(IMCEC 2016).201625Xiaojuan Wei.Autonomous control system for the quadrotor unmanned aerial vehicle.13th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence (URAI).201626Tianying Xie,Yantao Li.Optimal application of unmanned aerial vehicle in disaster relief.3rd International Conference on Automation, Mechanical Control and Computational Engineering (AMCCE 2018).2018外文文献Application of an unmanned aerial vehicle in fire rescue Written by : Bin Hu；Jinpeng XingABSTRACT: With the rapid development of social economy and the expansion of the function of the fire brigade, firefighting and rescue operations of the public security forces are facing huge risks and challenges, especially in the face of complex and changeable large-scale fire scenes. The problem of how to access fire information accurately and in a timely manner, and the rapid and efficient implementation of a disaster relief strategy have become an urgent priority. In this paper, the research status of the Unmanned Aerial Vehicle (UAV), its specific application to fire rescue and the future development trend of the UAV will be examined.Keywords: Firefighting; Firefighting and rescue; Large fire; Unmanned Aerial Vehicle1 INTRODUCTIONAn unmanned aircraft vehicle is a kind of nonmanned aircraft operated by a radio remote control and a control device. It has the advantages of small size, low cost, ease of use, low environmental requirements, and the integration of a wireless image transmission system, with considerable autonomy, flight planning and image transmission capability (Eduard and Alex, 2016; Nijsure et al.,2016; KemperKoji et al., 2011). At present, commercial and military UAV systems can be divided into the following subsystems: ground commandand control system, UAV flight platform, aerialvideo surveillance platform, wireless real-timeimage transmission system of microwave, GPSnavigation and automatic driving system, highefficiency and high-capacity lithium polymerpower supply unit, 3G transmission relay link etc.(Newaz et al., 2016; Jung et al., 2014; Lyu et al.,2016; Ortiz et al., 2013; Qian et al., 2013).Figure 1 shows the work principle diagram of UAV fire rescue (Yuan et al., 2015).2 TECHNICAL ADVANTAGES OF UAVThanks to the advanced flight control platformand background video monitor system, with theperfect flight and ground support system, UAVcan be implemented as a comprehensive long-termair monitoring for the ground. In order to achievea lower overall cost of traditional means cannotbe involved in the region for real-time monitoringand auxiliary rescue, the intelligence and advancednature of UAV is reflected in such aspects as patrolpath planning, intelligent analysis, fixed-pointcontinuous monitoring, fire alarm, etc., and makesfull use of technology in formulating contingencyplans, establishing a rapid response mechanism,on-site fire archiving and forensics preventionmeans an important role (Marina et al., 2012;Namin et al., 2012). The UAVs technical advan-tages mainly comprise the following aspects:1. Flexible. A small UAV is generally less than 100 kg, relying on flight control can be manipulated,only 1 2 people can complete such operations.In the case of poor roads, traffic disruption, thefoot can be carried to the scene of disaster acci-dents, and take-off conditions is very simple, norequirements on the terrain, with unmannedaerial vehicles easy to carry, so the UAV hasstrong flexibility.2. Vision comprehensive. The UAV uses broadband, data link technology can achieve over thehorizon control, which has a very comprehen-sive view, according to the needs of the field,can be from different angles, different distancesin different light conditions to work. The UAVcan be realised at high altitude on the target ofoverall shooting. The distance and angle canalso be adjusted, according to the decision-making needs.3. Easy to operate. From a technical level, remote video transmission and control system of UAVand ground station access by the network inter-face, the operators of optical access network.Therefore, using only remote cameras and aux-iliary equipment (camera, PTZ etc.), you canwatch real-time video camera of the UAV directly.4. Safe and reliable. Whether in the face of heavy rain, high temperature, typhoon, debris flowand other severe weather conditions or fire,explosions, collapse, toxic and other seriousaccident disaster sites, UAV technology caneffectively avoid traditional fire rescue opera-tions in the presence of short board, which canensure the safety of the fire brigade.3 POSSIBLE APPLICATIONS OF UNMANNED AERIAL VEHICLE INFIRE FIGHTING FORCECombined with the actual needs of the fire fightingforce, the use of UAV can solve the following fourproblems (Zeng et al., 2010):1. Disaster investigation. When a disaster occurs,the use of UAV can ignore the disaster investi-gation, terrain and environment, and flexibilityto carry out the investigation, especially someof the difficult and perilous disaster site, theinvestigation team to carry out investigation ofthe case, the UAV can expand the investigationquickly. The use of UAV detection can improvethe efficiency of investigation effectively, andidentify the key factors of disaster accidents ina timely manner, so that commanders can makethe right decision, and can effectively avoidcasualties, both to protect people from toxic,flammable, explosive and other dangerous envi-ronments, but also to make a comprehensiveand detailed analysis of the situation on theground.2. Monitoring tracking. The role of UAV is notlimited to disaster detection. In the process ofhandling the disaster, real-time monitoring andtracking by the UAV can provide an accurateview of the disaster. It is convenient for theheadquarters at all levels to grasp the dynamicdisaster situation in time, so as to make fast andaccurate countermeasures to minimise disasterlosses.3. Assisted rescue. The use of unmanned aerialvehicle integration, or the flexibility to carry keyequipment, can provide assistance in a varietyof situations. First, the use of integrated voice,amplification module to convey instructions.The use of unmanned aerial vehicles to conveyinstructions to the ground propaganda or direc-tive more effective, especially for high-altitude,high-level projects such as rescue, the UAV asthe carrier, which can convey the key instruc-tions effectively. The second is to open up a res-cue channel.4. Auxiliary supervision. The use of aerial pho-tography for high-rise buildings to achieve full real-time monitoring, timely detection of firehazards, fire scene real-time control, buildingfire inspection or on-site fire image storage, airsurveillance video access to other security orfire monitoring systems to support large-capac-ity long-term image storage and retrieval accessto support by the intelligent terminal remoteview and control some functions.4 TECHNICAL REQUIREMENTS OFAPPLICATION OF UNMANNEDAERIAL VEHICLE IN FIRE RESCUEIn order for the fire forces to face the scene of theactual situation of disaster accidents, UAVs in theuse of fire forces should also meet certain technicalrequirements.1. Reliability. All kinds of fire forces facing a dis-aster site, especially a fire scene, in which theapplication environment is more complex, needto consider the wind, smoke, temperature, waterand other environmental factors. Therefore, theUAV must be able to meet the harsh environ-ment conditions.2. Handling performance. The average speed ofUAV cruise is 18 km/h, which can be visitedin the range of 2 km radius, the endurancerequired to achieve single battery average morethan 30 minutes, the route inspection require-ments to achieve the continuous monitoring,and two inspections for clearance less than 15minutes. In addition, the flight altitude, accord-ing to research, most of the disaster accidentflight altitude of 200 metres below, taking intoaccount the maximum height of the building,reaching 300 to 500 metres altitude shouldbe able to meet the daily needs of the sceneinvestigation.3. Stability. The UAV image transmission shouldbe clear and continuous, and the image of thewireless transceiver should have higher require-ments. Wireless transmission can easily receiveintereference; therefore, it is necessary to havesome anti-interference ability, so as to achievethe image in the process of use.4. Integrated compatibility. The application of a UAV in the fire force should achieve a lot of expansion functions, which must have goodintegration and compatibility. Therefore, in fullweight, consider the daily training and manoeu-ver requires the use of unmanned reconnais-sance aircraft equipped with the requiredportable or car arrived at the scene near theindividual into the mobile deployment site,emergency equipment development.5. Rigour. If equipped with UAV, there is an inevitable need for quality training of the operators,so we must form a set of training evaluationmechanisms, the formation of non-daily man-agement and use machine mechanisms and the operator will need training in these.5 DOMESTIC RESEARCH STATUS OF UAVShenzhen City Corbett Aviation Technology Co.Ltd. is committed to the application of expertise inthe UAV industry and research and development,specialising in multi-rotor UAV systems and theirproduction, sales and service, with a number ofUAV technology patents.An example of a fire rescue UAV product isshown inFigure 2.The F6 UAV is a fire and rescue six-rotor UAV,mainly used for city fire emergency rescue, forestfire prevention and routine inspections of variousnatural disasters and secondary disasters, on-sitedetection, search and rescue personnel, deliveryof rescue supplies and other emergency rescuework.The F6 fire UAV is mainly used for city fireemergency rescue work, and can be equippedwith equipment to monitor the implementationo
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