【香港科技大学】无人机云台轻量化设计分享

本文意在对前期开源的无人机结构设计进行进一步的解释，具体结构设计可见于【RM2024-低成本空中机器人开源】 香港科技大学ENTERPRIZE战队-RoboMaster 社区

一. 前言

无人机云台是无人机重量的大头之一，因为其他部分的结构几乎是死重。本文将从结构设计的角度介绍24赛季无人机云台轻量化的设计思路。我们将从以下几点说明：

1. 云台整体结构选型
2. 充能模块放置的新思路 —— 钣金铝基板
3. 云台结构的稳固与机身结构的加强

二. 正文

1. 无人机云台选型

我们寻找了很久轻量化的设计，首先排除的就是侧供弹结构。这种结构虽然设计成功率更高，但是所使用的材料远远多于鹅颈云台。我们最终参考了深圳大学23赛季哨兵的扎带鹅颈云台设计，使得云台设计得以轻量。

为了节省经费，我们采用了GM6020（一定有更轻量化的选择）作为yaw, pitch的驱动电机。弹道采用特氟龙材质，减少结构复杂度和过多轴承带来的重量。需要注意的是，特氟龙极易发生塑性形变，需要其他部件提供一定的支持，否则容易卡弹，尤其是无人机这种上供弹情况，弹丸与供蛋系统的产生的压力会大于步兵（如果与步兵采用相同配置）。我们在这里利用顶部固定云台的CNC件拧入稍长螺丝用于卡死特氟龙，以此提供支持。

此外，GM6020后置，以平衡pitch，以减少对重力平衡装置的需要。

Yaw无需无限旋转，故省掉导电滑环，并以95ATPU配合上层结构伸出的螺丝做yaw限位。C形抱紧电机，可以使用纳米胶布增加摩擦，如VHB。

设计时，我们把电机也作为结构强度的一部分。例如，6020的底面是铝板，其强度本身就很高，那么就无需在其上花费更多材料。

2. 充能模块的安置

此结构的一个较大的问题就是充能模块不易安装。在此，我们充分结合硬件与机械，提出了钣金铝基板的方案。由 于铝基板的本质上是铝，经过合理的设计可以使弯折处不影响硬件的正常工作。最简单的方法就是将layout避开折弯以及固定孔一侧。这样，就可以非常方便的固定灯板，且使得灯板与弹丸的距离非常接近，比较节约功率，因为光强与距离成平方反。

3. 结构的加强

由于对成本降低的极致追求，我们飞机的核心板仅仅采用了两块2mm厚度的玻纤板。显然这是不稳固的。为了增强飞机的稳固性，我们故意在上下两层板之间夹住3根长度略大于两层板距离的塑料柱，以此利用预应力，增强飞机的结构稳定性。

声明

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