Diseño y desarrollo de un dron de inspección anfibio aire-tierra para reactor de fusión
Autores: Qin, Guodong; Xu, Youzhi; He, Wei; Qi, Qian; Zheng, Lei; Hu, Haimin; Cheng, Yong; Zuo, Congju; Zhang, Deyang; Ji, Aihong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño y desarrollo de un dron de inspección anfibio aire-tierra para reactor de fusión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Método de diseño
Dron de inspección anfibio aéreo-terrestre en miniatura
Reactor de fusión compacto
Sistema biónico de cucaracha con patas de rueda
Estrategias de control
Estrategia de control dinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un método de diseño para un dron de inspección anfibio miniatura (AAID) que se utilizará en la última misión de observación de la brecha de descarga de un reactor de fusión compacto. Utilizando la función anfibia, el AAID realiza la función de transporte en modo de arrastre en el estrecho canal de mantenimiento y de observación en vuelo dentro del reactor de fusión. Para lograr la miniaturización, la plataforma móvil adopta un sistema biónico de patas de rueda de cucaracha para mejorar la capacidad de superar obstáculos. La plataforma de vuelo adopta una estructura de rotor integrada con marco y control para reducir el peso total del AAID. Basado en el modelo dinámico del AAID y el método de control óptimo, se diseñan las estrategias de control bajo el modo de vuelo, el modo de suspensión y la transición de vuelo-arrastre, respectivamente. Finalmente, se establece el prototipo del AAID y se llevan a cabo experimentos de control de arrastre, suspensión y transición de vuelo-arrastre, respectivamente. Los resultados de las pruebas muestran que la inclinación máxima de arrastre del AAID es superior a 20 grados. El ángulo de inclinación, el ángulo de cabeceo y la desviación del ángulo de guiñada del AAID durante la suspensión son todos inferiores a 2 grados. La tasa de éxito de aterrizaje del AAID durante la fase de transición de vuelo-arrastre también superó el 77%, lo que demuestra la efectividad del diseño estructural y la estrategia de control dinámico.
Descripción
Este documento propone un método de diseño para un dron de inspección anfibio miniatura (AAID) que se utilizará en la última misión de observación de la brecha de descarga de un reactor de fusión compacto. Utilizando la función anfibia, el AAID realiza la función de transporte en modo de arrastre en el estrecho canal de mantenimiento y de observación en vuelo dentro del reactor de fusión. Para lograr la miniaturización, la plataforma móvil adopta un sistema biónico de patas de rueda de cucaracha para mejorar la capacidad de superar obstáculos. La plataforma de vuelo adopta una estructura de rotor integrada con marco y control para reducir el peso total del AAID. Basado en el modelo dinámico del AAID y el método de control óptimo, se diseñan las estrategias de control bajo el modo de vuelo, el modo de suspensión y la transición de vuelo-arrastre, respectivamente. Finalmente, se establece el prototipo del AAID y se llevan a cabo experimentos de control de arrastre, suspensión y transición de vuelo-arrastre, respectivamente. Los resultados de las pruebas muestran que la inclinación máxima de arrastre del AAID es superior a 20 grados. El ángulo de inclinación, el ángulo de cabeceo y la desviación del ángulo de guiñada del AAID durante la suspensión son todos inferiores a 2 grados. La tasa de éxito de aterrizaje del AAID durante la fase de transición de vuelo-arrastre también superó el 77%, lo que demuestra la efectividad del diseño estructural y la estrategia de control dinámico.