Page 76 - 《橡塑技术与装备》2018年4期（2月下半月橡胶）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

2.2 飞行机构设计
本机的飞行机构是基于四旋翼飞行器原理设计
的。飞行机构简图，如图 3 所示，电机 1 和电机 3 逆
时针旋转的同时，电机 2 和电机 4 顺时针旋转，因此
当机器人平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应
均被抵消。由于各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋
翼的旋转方向相反，因此当电机 1 和电机 3 逆时针旋
转的同时，电机 2 和电机 4 顺时针旋转，可以相互抵
消旋翼对机身的反扭矩，从而可以使整机保持平衡。
图 4 控制系统结构框图

后调用空中信息采集子程序进行信息采集，采集完后
接收机继续等待若收到返航指令则调用返航子程序执
行返航，否则继续飞行。
若收到行走指令，则调用行走子程序，接收机继
续等待，一旦有信息采集指令输入，判断该指令是否
是地面信息采集指令，若是则调用地面信息采集子程
序进行信息采集，采集完后接收机继续等待若收到返
回指令则调用返回子程序执行返回，否则继续行走。

1— 电机 1； 2— 主控板； 3— 电机 4； 4— 支架； 5— 电机 3； 6— 旋置；
7— 电机 2
图 3 飞行结构简图
2.3 控制系统设计
2.3.1 控制系统硬件设计
机器人控制系统结构如图 4 所示，该系统采用以
STM32F407 为核心的计算机主控板。主控板共有 8
个 PWM 输出口，其中 4 个 PWM 输出口通过电子调
速器和 4 个无刷直流马达相连，另外 4 个 PWM 输出
口通过舵机控制模块和 4 个圆周舵机相连，通过控制
PWM 输出口输出电平的高低来控制各个电机的转速
与转向，由此实现机器人的行走、飞行、变速和姿态
调整等功能。同时，主控板通过串口与信息采集模块
相连，可以实现对信息采集模块的控制以及对采集信
息的处理。
2.3.2 控制系统软件设计
主程序流程，如图 5 所示。首先接收机等待指令 图 5 主程序流程图
输入，一旦有运动指令输入，判断该指令是飞行还是
2.4 信息采集系统设计
行走，然后调用相应指令的子程序，完成相应的运动。
机器人的信息采集系统由农业信息采集模块和飞
若收到飞行指令，则调用飞行子程序，接收机继
行姿态检测模块组成。其中，农业信息采集模块主要
续等待，一旦有信息采集指令输入，判断该指令是否
包括 DHT 温湿度传感器，FPV 摄像头 ；飞行姿态检
是空中信息采集命令，若是则调用悬停子程序，停稳
测模块主要包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴罗

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