现如今无人机技术成熟降低了行业门槛，使得行业竞争加剧，产品出现分化，技术和产品的成熟也使得应用和配套服务越发丰富。无人机在民用市场的应用将更加精细化和多样化。同时，随着市场需求的不断增长和行业管理政策的逐步完善将促使无人机行业持续不断健康发展。

因此，我们的团队决定设计创造一种多冗余双轴可自动折叠飞行平台，本作品作为一种新型的飞行平台，其主要特点是：续航时间长、具有动力冗余系统、机架可自动折叠。可将其应用于飞行汽车，军用侦察机，民用航空器等方面。其中，在飞行汽车领域具有较大的应用价值。

本项目作为一个多功能、兼容性极强的飞行平台，构建出一种采用双轴控制，搭载动力单元冗余系统，同时具有机臂自动折叠功能的创新机构。双轴系统相比传统的四、六轴飞行器续航时间更长，同时具有六轴的安全性能。此外，本飞行器具备机臂自动折叠系统，在不飞行时可自动折叠，节约收纳空间。以上优势可应用于众多领域例如：未来的飞行汽车、军用航空器、商用无人机等方面。为未来的航空器设计提出了一种新的方案，独特的创新性在未来具有较大的开发价值。

双轴设计能有效减少动力系统与机臂机械结构的重量。避免带来更多的空中的“死重”，同时能够更加合理的利用动力。从多方面提高了飞行平台的续航。而且我们通过创新的飞控算法，结合优化的PID控制，实现了控制多冗余飞行平台平稳飞行的目的，解决了过去可能机臂末端出现震荡等问题。机臂能够依靠折叠机构一键进行收放，减少了50%的收纳空间。

本项目是研究的是一种采用双轴设计的多用途飞行平台。此飞行平台主要具有以下三点优势：滞空时间长、具备动力单元冗余系统、机臂可自动折叠。

以四旋翼为例，目前纯电四旋翼的续航时间一般不过40分钟，其主要原因是受到动力布局的限制，为提升续航。我们采用双轴矢量控制原理，双轴控制需要使用矢量电机座，通过矢量电机座倾转控制来达到飞行器的运动控制。在相同载重情况下，双轴设计由于机械重量的减少和动力系统的优化，提升了飞行器的滞空时长。

相比于现有的双轴飞行器，如V-22鱼鹰等。其最大的问题是当单边动力出现故障时，飞行器无法稳定姿态，将会出现机毁人亡的事故。本飞行平台的单轴动力单元串列安装了两台电动机，通过飞控硬件检测，辅以算法的计算，在一侧动力单元的某一台电动机因意外发生停机的情况下可自动补偿单轴侧动力单元的动力输入，从而稳定飞行器的姿态，给飞行器的降落留足了充分的时间，保障了人员的生命财产安全。

一、双轴设计

任何航空器对重量特别敏感，多一点就会使经济性变得很差。 如果一款航空器是四轴或者六轴甚至是八轴， 总有一部分重量无法有效利用，就变成“死重”。这些死重会造成续航里程短,还会造成其飞行性能变差。相比于传统垂直起降平台的多轴设计，双轴设计能有效减少动力系统与机臂机械结构的重量。避免带来更多的空中的“死重”，同时能够更加合理的利用动力。从多方面提高了飞行汽车的续航。

二、多冗余设计

以往的双轴相比与六轴的优点是续航时间长，但最大的缺点是不具有动力冗余系统，若一台电动机出现问题，飞行器将无法稳定飞行姿态，极有可能给人员的生命财产造成损失。在机械方面，根据双轴的控制原理，将两侧的动力输出定义为一个动力单元，一个动力单元串联安装到一个矢量电机座上。在控制方面，飞控需要单独控制四套电动机。我们通过创新的飞控算法，结合优化的PID控制，实现了控制多冗余飞行平台平稳飞行的目的，解决了过去可能机臂末端出现震荡等问题。

三、机臂自动折叠设计

通过伺服机带动连杆机构使机臂向后折叠，减少了50%的收纳空间，机臂能够依靠折叠机构一键进行收放。同时本装置包括机臂的锁定机构，采用电磁控制插销，在机臂完全展开时自动锁定。由于需要对精准机臂角度进行控制，我们采用了串行数字总线伺服，使机臂在任何工作位置时可监测机臂角度,机臂自动折叠系统还具有安全保护，在非飞行状态下禁止解锁电动机。

3.串行总线舵机控制

采用单总线通信方式，与传统舵机相比，最大特点就是舵机之间可串联，最多可级联255个舵机。同时具备角度回读，多种角度工作模式切换功能。

八种角度工作模式，270度角度控制正反转、180度角度控制正反转、360度定圈连续旋转正反转、360度定时连续旋转正反转八种工作模式可切换,同一个舵机可在这八种角度工作模式下供用户切换。

4.继电器控制电磁锁舌

单片机输出高低电平，控制继电器的吸合，从而控制电磁锁舌的伸缩，达到控制机臂锁定的效果，避免在飞行过程中误动作，影响飞行。

（1）双轴长续航

采用了双轴的设计方案，续航时间长。本项目的设计初衷是为了研制一种长续航时间的多轴可自动折叠飞行器，经过团队实测，传统的四轴飞行器最长续航时间一般不超过40分钟，于是我们拓宽思路，摒弃了四轴的设计方案，改用两轴的设计，在相同载荷的情况下，双轴设计能有效减少动力系统与机臂机械结构的重量，同时能够更加合理的利用动力，从多方面提高了飞行器的续航。

（2）安全多冗余

双轴系统独特的动力冗余系统。相比于六轴飞行器，以往双轴平台的最大劣势是不具备安全冗余能力，不像六轴、八轴飞行器一样，若双轴飞行器某台电动机发生停机，飞行器将会迅速坠毁。为了解决上述缺.陷。本飞行平台将两台电动机以串联的安装方式作为同一个动力单元，在一侧某台电动机因以外发生停机等故障时，飞控将监测到动力系统异常，将自动补偿故障动力单元的动力输出，从而迅速稳定飞行器姿态。给飞行员更多操作的机会。

（3）机臂可折叠

机臂可自动折叠。得益于双轴的设计，飞行器机臂的减少更利于减少自动折叠结构的重量，避免带来更多的空中的“死重”，在自动折叠机构上具有更多的操作空间。控制飞行器的折叠机构采用一键控制，利用两个串行总线舵机控制机臂运动，采用电磁锁舌设备，防止折叠机构在飞行过程中误动作，影响飞行。