一种空中增材制造用飞行器及其控制方法和应用技术

技术编号:46067657 阅读:14 留言:0更新日期:2025-08-11 15:55
本发明专利技术公开了一种空中增材制造用飞行器及其控制方法和应用。飞行器包括无人机本体、打印挤出装置及地面材料供给单元。无人机本体包括核心控制器及采用可倾转旋翼结构的飞行机构,实现机体平移和姿态的独立控制;打印挤出装置固定于主架体底部,配合步进电机驱动螺杆,确保材料沉积均匀。地面材料供给单元通过步进电机驱动丝杠活塞挤压材料,使材料进入输送管,并稳定供给至无人机打印装置,避免传统气压供料方式的波动,提高供料精度和稳定性。本发明专利技术采用RBF神经网络自适应滑模控制方法,实现了无人机在空中进行精确增材制造,并结合飞行机构的稳定性控制,提高了打印精度和环境适应性。该技术可广泛应用于复杂环境中的空中增材制造任务。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无人机及其控制方法,尤其涉及一种空中增材制造用飞行器及其控制方法和应用


技术介绍

1、当前,建筑施工依赖传统机械和人力,但在偏远地区或受灾区域,由于基础设施缺乏、运输困难,传统建造方法难以高效实施,导致灾后重建和极端环境施工面临巨大挑战。3d打印技术在这些环境中展现出巨大潜力,可减少材料浪费并提高建造效率。然而,现有增材制造设备依赖固定平台和庞大机械,难以适用于崎岖地形、高空结构等复杂场景。

2、为突破这一限制,空中增材制造成为新的研究方向。结合多旋翼飞行器与3d打印技术,可在无基础设施支持的环境下灵活施工。特别是可倾转多旋翼飞行器,通过自主飞行和稳定的平移飞行能力,使空中增材制造成为可能。

3、但是,空中增材制造过程中,由于增材的打印挤出装置固定于飞行器上,增材的输送和挤出均会对飞行器产生作用力,影响飞行器的位置和姿态稳定性,导致无法在目的位置精准地进行增材制造,目前,解决该问题的研究尚未见报道。


技术实现思路

1、专利技术目的:本专利技术的目的是提供一种空中增材本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,所述旋转矩阵为:

3.根据权利要求1所述空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,所述飞行器的动力学方程为:

4.根据权利要求1所述空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,所述最接近期望的旋翼倾转角和旋翼转速为:

5.根据权利要求1所述空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,所述滑模控制器根据位置误差和姿态误差计算修正飞行器位置和姿态所需的力和力矩,并修正每个旋翼的转速和倾转角的方法为:

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【技术特征摘要】

1.一种空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,所述旋转矩阵为:

3.根据权利要求1所述空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,所述飞行器的动力学方程为:

4.根据权利要求1所述空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,所述最接近期望的旋翼倾转角和旋翼转速为:

5.根据权利要求1所述空中增材制造用飞行器的控制方法,其特征在于,所述滑模控制器根据位置误差和姿态误差计算修正飞行器位置和姿态所需的力和力矩,并修正每个旋翼的转速和倾转角的方法为:

6.一种空中增材制造用飞行器,其特征在于,包括无人机本体,所述无人机本体包括主架体(11),所述主架体(11)上设有核心控制器(14)和若干飞行机构(12),所述核心控制器(14)中存储有计算机程序,核心控制器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的控制方法,所述飞行机构(12)包括设于主架体(11)上的电机座板(125),电机座板上设有双轴舵机(124),双轴舵机(124)上设有上u支架(123),上u支架(123)上设有旋翼电机(122),旋翼电机(122)的输出轴上设有旋翼(121),所述旋翼电机(122)和双轴舵机(124)均与核心控制器(14)电性连接,所述主架体(11)下设有打印挤出装置(2),打印挤出装置(2)上连通有材料输送管(4),材料输送管(4)的另一端连通有地面材料供给单元(3)。

7.根据权利要求6所述空中增材制造用飞行器,其特征在于,所述打印挤出装置(2)包括设于主架体(...

【专利技术属性】
技术研发人员:马瑞顾强李渊孙长艳丁力韩锦锦梁栋周闻静
申请(专利权)人:江苏理工学院
类型:发明
国别省市:

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