【正文】 ler, which dealt with the image information collected by camera, then feedback path information to flight controlling module so that the four rotor autonomous vehicle could fly according to the black guiding line. The ultrasonic module got the information of the aircraft altitude and transformed the message to flight controlling module as to adjust flying attitude and met the design requirement. The tracking module, ultrasonic module and flight control module should maintain instant munication through the serial port, then the flight controlling module controlled ESC to drive four brushless motor and pleted autonomous stable flight by the realtime feedback information. Key words: four rotor autonomous vehicle, MCU, camera tracking, ultrasonic module, brushless motor 基于攝像頭循跡的四旋翼飛行器設(shè)計(jì) III 目錄 1 概論 .......................................................................................................................... 1 選題背景 .......................................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外飛行器的研究現(xiàn)狀 .............................................................................. 1 四旋翼飛行器的主要生產(chǎn)公司 ...................................................................... 3 本研究的目的和意 義 ...................................................................................... 3 小結(jié) .................................................................................................................. 4 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 ............................................................................................... 5 2. 1 驅(qū)動(dòng)模塊的論證與選擇 ................................................................................. 5 2. 2 傳感器模塊的選擇 ......................................................................................... 6 2. 2 電源模塊的論證與選擇 ................................................................................. 8 2. 3 飛行控制模塊的論證與選擇 ......................................................................... 8 2. 4 攝像頭模塊的論 證與選擇 ............................................................................. 8 2. 5 高度檢測(cè)系統(tǒng)的論證與選擇 ....................................................................... 10 2. 6 小結(jié) ............................................................................................................... 11 3 系統(tǒng)理論分析 ...................................................................................................... 12 3. 1 四旋翼飛行器的模型簡(jiǎn)析 ........................................................................... 12 3. 2 四旋翼飛行器坐標(biāo)系的建立 ....................................................................... 12 3. 3 四旋翼飛行 器上總的力和力矩 ................................................................... 14 3. 4 四旋翼飛行器力學(xué)控制原理 ....................................................................... 14 3. 5 小結(jié) ............................................................................................................... 18 4 硬件電路部分設(shè)計(jì) ............................................................................................. 19 4. 1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) ....................................................................................... 19 4. 2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ............................................................................................... 19 4. 3 電源模塊 ....................................................................................................... 20 4. 4 小結(jié) ............................................................................................................... 21 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件部分設(shè)計(jì) ................................................................................... 22 5. 1 程序設(shè)計(jì)總論 ............................................................................................... 22 5. 2 軟件開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介 ....................................................................................... 22 5. 3 程序流程圖 ................................................................................................... 23 5. 4 各模塊初始化 ............................................................................................... 25 5. 5 算法設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 26 5. 6 小結(jié) ............................................................................................................... 30 6 系統(tǒng)調(diào)試 .............................................................................................................. 31 6. 1 軟硬件調(diào)試 ................................................................................................... 31 基于攝像頭循跡的四旋翼飛行器設(shè)計(jì) IV 6. 2 通用排故方法 ............................................................................................... 33 6. 3 小結(jié) ............................................................................................................... 34 7 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 35 致謝 ............................................................................................................................ 36 附錄 ............................................................................................................................ 37 基于攝像頭循跡的四旋翼飛行器設(shè)計(jì) 1 1 概論 選題背景 四旋翼飛行器 是一種有 四 個(gè)螺旋槳且 由兩對(duì)正反 槳呈 “ +” 形交叉 排列 的飛行器 ?；跀z像頭循跡的四旋翼飛行器設(shè)計(jì) I 摘 要 本 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 并制作 一 架基于攝像頭 循跡 四旋翼自主飛行器 ， 其所需循跡的道路是白底的黑色引導(dǎo)線(xiàn)。 循跡 模塊和超聲波模塊 與飛 行控制 模塊 通過(guò)串口 保持即時(shí)通信， 飛 行控制 模塊 根據(jù)實(shí)時(shí) 反饋的信息， 控制 電調(diào)驅(qū)動(dòng)四個(gè) 無(wú)刷 電機(jī)完成自主 穩(wěn)定 飛行。 近些年來(lái)，由于 自動(dòng) 控制技術(shù) 、 微 電子 控制 技術(shù) 和傳感器技術(shù) 的發(fā)展，運(yùn)用先進(jìn)的控制技術(shù)，使用無(wú)刷電機(jī)代替 傳統(tǒng)油 動(dòng)力進(jìn)行四旋翼飛行器的研究，各個(gè)旋翼對(duì)機(jī)身所施加的反扭 矩與旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，可以平衡 旋翼對(duì)機(jī)身的反扭矩，因此不需要專(zhuān)門(mén)的反扭矩槳。 例如在 災(zāi)害中，通過(guò)攜帶 指 定 的 檢測(cè)模塊，四旋翼飛行器可以 探 測(cè)有害物質(zhì)的濃度、 災(zāi)害 周?chē)?的溫濕度以及危險(xiǎn)物的大致范圍，能夠?qū)崟r(shí) 回傳 數(shù)據(jù)， 便于指揮人員對(duì)災(zāi)害情況的掌握 。四旋翼飛行