1、創新創業教育項目結題驗收登記表項目名稱基于Mul t i wi i的開源四軸多旋翼飛行器推薦院系/部門物聯網技術學院項目主持人信息（學生）院系物聯網技術學院姓名衛萬成聯系電要指導教姓名邱曉榮師信息聯系電話1 361 61 751 18填表日期2015年5月29日創新創業教育辦公室 制項目名稱基于Multiwii的開源四軸多旋翼飛行器項目類型（V）創新訓練（）創業訓練研究期限項目起始時間：2014年5月計劃完成時間：2015年5月實際完成時間：2015年5月項目負責人及成員姓名班級學號聯系電話項目分工衛萬成物聯網31241304012412118352564389總負責

2、技術攻關、編碼實現等費科程電子商務31331417013310913151003884總負責系統調研、進度控制等吳佳偉物聯網31241304012412218352564357參與系統調研、軟硬件技術攻關 和編碼實現、文檔資料整理張天盈物聯網31241304012412818352564360參與系統調研、軟硬件技術攻關 和編碼實現、文檔資料整理丁中正物聯網31241304012410418352564391參與系統調研、軟硬件技術攻關 和編碼實現、文檔資料整理指 導 教 師姓名專業技術職務承擔的工作邱曉榮講師對學生進行算法原理、控制理論方面的指導黃越講師在創新優化方面給予一定的方向指引。一、

3、項目實施情況（請就研究目標、研究過程、研究成果、研究心得作全面總結，2000字以內）：（1）項目研究目標1） 購頭電子兀器件，實際動手拾建一個基于Multiwii的四軸多旋翼飛仃器2）通過飛行試驗重點研究和分析四軸多旋翼飛行器的工作原理和主控芯片算法3）在理解飛行原理和簡單算法的基礎上，通過創新思維和分工協作從硬件模塊和軟件 算法上對該基于Multiwii的開源四軸多旋翼飛行器進行優化升級，促進該類型四軸飛行器 的研究和發展。（2）研究過程1）2014年5月-2014年8月：資料收集，文檔閱讀，方案設計與論證，關鍵技術攻 關（Arduino、Multiwii 等），硬件組裝。2）2014年9月

4、-2014年11月：做出1套四軸多旋翼飛行器實體模型，通過軟件編程與調測實現飛行器的基本功能，學生基于前期工作撰寫1篇科研論文并由正式期刊錄用。3）2014年12月-2015年2月：進一步研究、分析和改進飛行器軟硬件設備的主要功 能和實現方法，撰寫1份基于Multiwii飛行控制器源碼的說明書，撰寫1份四軸多旋翼飛 行器軟硬件配置及使用方法的說明書，申報 1個實用新型或軟件著作權專利。4）2015年3月-2015年5月：前期由學生撰寫的1篇省級以上正式期刊論文正式見 刊發表、前期由學生申報的1個實用新型或軟件著作權專利獲批，完成項目創新總結報告1 份。（3）研究成果1. 四軸多旋翼飛行器實體模

5、型1套。2. 基于Multiwii飛行控制器的源碼及相關說明書1份。3. 四軸多旋翼飛行器軟硬件配置及使用方法說明書1份。4. 撰寫1篇科研論文，并在省級以上正式期刊錄用發表。5. 申報實用新型或軟件著作權專利1個。6. 項目創新總結報告1份。（4）研究心得課題研究的飛行器屬于四軸旋翼飛行器，飛行器安裝過程中難以保證絕對平衡狀態， 導致飛行器穩定性極差，飛行姿態比較難以控制，主要面臨的技術有：1）空氣動力學。旋翼是一個發散的系統，微型四軸飛行器擁有四個螺旋槳，并且四 個螺旋槳之間間距較小，互相存在擾動影響，為四軸飛行器的動力學分析提出了難題，很 難建立精確的空氣動力學模型；微型飛行器在飛行過程

6、中，層流起主要作用，受飛行環境 自然風力因素影響較大，易產生意想不到的飛行氣流作用。與二維機翼相比，三維機翼缺 少可用數據進行分析，機翼承載力與慣性較小，需要采用全三維的空氣動力學分析方法進 行分析。2）飛行姿態穩定控制及快速響應能力。四軸螺旋槳互相影響、體積較小、結構安裝 不能完全對稱，飛行速度低等因素，嚴重影響飛行器飛行姿態穩定性，加之自然環境風力 影響，為確保飛行器長時間穩定飛行，對飛行器姿態解算及快速響應能力提出了更高的要 求。（3）飛行動力。飛行器對自身重量有一定要求，整體重量較輕能獲得更好的飛行姿態 與更長飛行時間。同時飛行器載重較小，不能夠攜帶過重電源，又需要保證一定長飛行時 間

7、，對電池要求比較嚴格，需要采用高密度電源。現在一般采用高密度低重量聚合物鋰電 池作為飛行器電力供應。雖然，陀螺儀和加速度計能夠有助于飛行器的平穩，但是受到周 圍環境的影響，飛的沒有想象的那么美好。之后，還加入了gps高空定位和wifi遠程操控功能，使飛行器更具有現代化的氣息。二、項目創新點與特色：通過動手實踐，此項目可以讓我們學習并掌握以下特色內容：（1）對四軸多旋翼飛行器的飛行原理和特技原理在算法層面上有一定的了解和掌握， 并能做初步地探討。（2） 通過四軸多旋翼飛行器的制作，進一步理解并掌握世界主流的Arduino開源電子 原型平臺。（3）在做出四軸多旋翼飛行器實物的基礎上，可以為后續物聯

8、網典型應用搭建一個研 究與測試平臺。（例如對動態影像分析實驗、傳感網節點協同實驗等）。（4）如果前期進展順利的話，后期可在四軸多旋翼飛行器上搭載相關傳感器，從而服 務于其他領域，比如大氣成分檢測、狹小環境探測等。三、項目成果：1. 公開發表論文（1 ）篇2. 專利（1 ）項3. 調查報告（）份4. 軟件、著作（）份5. 實物（1 ）件6. 競賽獲獎（）次7. 其它項目主要研究成果情況序 號成果名稱（獲獎名稱及等級）成果 形式作者 （獲獎者）出版社、發表刊 物或頒獎單位時間 （刊期）1基于Multiwii的開源四軸飛行器論文費科程等電腦知識與技術2014.102一種大氣溫濕度監測四軸飛行器 （已

9、申報）實用 新型衛萬成等國家知識產權局2015.3345四、研究體會和心得（500字以內）：四軸飛行器有著特殊的結構，屬于旋翼類飛行器，在軍事、工業及民用領域均有廣闊 前景。固定翼飛行器需要通過控制螺旋槳漿距以完成不同飛行動作，與固定翼飛行器不同的是，四軸飛行器僅僅調整四個螺旋槳不同轉速即可完成各種飛行動作，且有著極高的靈敏度。通過設置不同系統參數，還可實現對飛行器穩定性及反應靈敏度進行靈活控制，滿足各種應用場合不同需求。由于本人水平有限，對飛行器空氣動力學方面知識未作深入研究，且未擴展更多傳感器， 使飛行器更加智能化。設計中采用了最新硬件微處理器及傳感器芯片， 優化了姿態融合算法， 初步完成

10、基本飛行動作。仍存在一些不足之處需要進一步研究與改進：（1）PID控制器參數可反復多次試驗，不斷優化調整，得到更加滿意效果；（2）本設計完成基本飛行動作，設計更加復雜與靈活飛行動作，并提高穩定性；（3）飛行器飛行環境不確定性，受外部環境影響較大，需設計實驗考慮外部因素影響；（4）增設更多外部傳感器，實現飛行器全自主飛行。從長遠的角度來看，我覺得目前飛行器均采用螺旋槳式驅動， 受外部環境影響較大，尤 其風力影響，因此采用新型驅動方式可實現更加增強飛行器適用范圍，也非常必要。目前已經有研究機構采用噴氣式驅動飛行器。作虛 日弄疋 月 耐 年 哋 各 3員 使 成 費 他 經 其 組 匕 目 対 項O 土寸 組我況甘 B目情 項 假?口昔W標因 日 X目。型nTft月 吐汁如 辭 年 W 性和完 戰 W 目期 冊 等 冬項按 指 用新本為O , .5 士口 z4 o 經 肥價血究 雞 是劉冇、 昕 皿重卅完 、崑備項 施O具于同 實 站，利關 織 k術有相 組m技，助 的 原尖確幫 目 幵、明并 項 仆精工薦 括 白、分推 包VH高、&l