驱动专家Maxon Motor为飞行机器人开辟道路!（包括Maxon Motor选型指南）

一篇很有意思的文章，作为苏黎世联邦理工学院重点项目的一部分，八名学士学生建造了一个飞行机械手，可以在任何方向悬停并抓取物体。无人机比四轴飞行器更具机动性，其设计旨在将空中机器人技术推向新的高度。小编的同事们也费尽心思整理了关于Maxon Motor电机及附件选型指南，如需下载:以下下载方法：

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开题

一个装有运输包裹的飞行机器人的仓库。许多发明家试图通过为四轴飞行器配备串行抓手，将内部物流未来的这一愿景变为现实。但是这种无人机加手臂的组合是缓慢的，伸出的手臂会导致不利的重量分布，从而影响精度和负载能力。此外，四轴飞行器只能在水平面上旋转，这意味着所谓的末端执行器——在这种情况下是抓手——不能向所有方向移动。目前，大部分无人机目前还仅限于巡检任务。

去年秋天，苏黎世联邦理工学院机械工程和工艺工程专业的一组本科生提出了一个想法，即开发一种没有这些缺点的集成飞行机器人。年轻的工程师们处理了由自主系统实验室 (ASL) 投标的重点项目，并建造了一个全向飞行操纵器——换句话说，一种能够与周围环境进行物理交互的设备。

灵感来自 3D 打印机

为了制造高精度的末端执行器，学生们安装了一个线性平行臂，该臂通过在棱柱结构内移动的三个滑块进行定位。年轻的创新者为 Prismav（棱镜微型飞行器）配备了四个不同排列的驱动器，每个驱动器由两个反向旋转的螺旋桨组成。这平衡了单个螺旋桨的力矩并提供稳定的飞行行为。

三角臂的灵感来自 3D 打印机的内部。机械工程专业的学生马蒂亚斯·卢比奥 (Matthias Rubio) 解释说：“我们站在 3D 打印机前，萌生了利用打印机内部结构构建一个结合飞行和操控的飞行平台的想法。” 这是一种新方法，因为这种三角臂在飞行机械手中仍然很少见。

解决方案：平行臂补偿定位误差

转子组可以围绕它们自己的轴旋转。这使得 7.5 公斤的飞行物体可以在任何方向悬停。在焦点项目期间，全向无人机在配备视觉运动跟踪系统的房间内操作，确保准确测量位置和对准。这使得 Prismav 能够与其周围环境交互并精确定位夹具。两块容量为 20,000 mAh 的电池可提供约 12 分钟的飞行时间。

主要区别在于阴极材料的选择。“虽然锂离子和聚合物电池依赖于钴酸锂，但这里使用的是同名的磷酸铁锂，”德鲁夫解释说。不含钴提高了电池的环境兼容性，也对其价格产生了积极影响。然而，对用户来说最重要的是电池的特定属性。

飞行机动中剩余的不精确度通常在 10 到 15 厘米的范围内。为了弥补这一点，三个无刷 maxon 电机准确地定位了夹持臂。在线性导轨上移动的三个滑块都通过齿形带单独定位。借助该系统，夹具可以到达标记的 3D 空间内的任何位置。为了在不影响力量的情况下减轻重量，该团队选择了紧凑型 ECX TORQUE 22 M 驱动器。

应用——用于危险或无法进入的区域

有了 Prismav，学生们为进一步研究奠定了基础。Matthias Rubio 补充道：“我们证明了飞行操纵器可以通过与周围环境相互作用来抓握、运输和放下 500 g 的圆柱体。” 关键是夹臂比无人机移动更快地补偿定位误差。

2021年提出的重点项目反响热烈。因此，学生们现在正在继续开发 Prismav，作为他们学士项目的一部分。他们正在优化自动定位、飞行路径计算和控制软件，并正在集成一个直观的控制器。这是有道理的，因为潜在的应用范围是巨大的。例如，未来飞行机器人可以在人迹罕至或危险的地方执行工作：拧紧螺丝、架设脚手架、修理高压线，建造雪崩防护结构、甚至火星上！

“机智号”的一次短途飞行，是无人航天的一项巨大成就。4月19日星期一，NASA的火星直升机在这颗红色星球表面飞行了大约40秒，随后用四条腿稳稳降落。从NASA的角度来看，这无疑是一个历史性事件，可以与莱特兄弟在1903年进行的首次可控飞行相提并论。

火星车拍摄的盘旋中的直升机

通过火星无人直升机的试飞，在异星球上进行动力、无人驾驶和自主飞行的理论和概念也得到测试。这次火星试飞的成功，可以说能与第一辆火星车“旅居者号”（Sojourner）的成就相媲美——它为“好奇号”（Curiosity）和现今的“毅力号”（Perseverance）等后续科学探索任务铺平了道路。“机智号”号将在30天周期内完成多次最长时间达90秒、最高高度达5米的飞行计划。

六个微电机控制直升机的飞行方向

对于驱动专家 maxon 来说，此次飞行也是一次巨大的成功。毕竟，这架无人直升机配备了六台来自瑞士的有刷DC电机，这些电机经过了专门改装，以应对这一挑战。DCX 系列驱动装置直径为 10 毫米，可控制转子叶片的螺距，从而控制直升机的航向。该直升机由太阳能供电，机身重量仅 1.8 公斤。这一轻量级的设计是在红色星球上成功飞行的先决条件。

maxon DCX 电机特写镜头

火星上几乎没有大气层，因此其环境与地球上空海拔30公里处的环境相似。“电机开发中最大的挑战是极端的重量要求。”maxon的设计工程师Aiko Stenzel说，“必须省下每个十分之一克来使直升机飞行。最厉害的地方在于，尽管电机重量减轻了，但我们找到的这种驱动方案能够有足够的力量来调整转子叶片，并且能够面对高振动和温度波动。”

直升机摄像头在飞行中拍摄自己在地面留下的影子

延伸阅读——冷知识

对无人机来说，重要的不仅仅是发动机，无人驾驶飞行器(UAV)市场是新的，但非常活跃——许多像Flybotix这样的初创公司都参与其中，而且在检查、农业、安全和运输等领域都有潜在的应用。在经历了最初的风险投资和一些挫折之后，对无人机及其部件的安全要求有所提高。

maxon无刷直流电机 maxon拥有高质量的驱动器和知识来开发专门的无人机发动机，以满足这些要求。在2019年，一些最初的驱动器为特殊项目建造，与匹配的ESCs(电子速度控制器)。在无人机市场，发动机不是唯一重要的东西。更重要的是无刷直流电机、电机控制器和配套的螺旋桨之间的完美配合。这是在推进力和能源效率方面最大限度利用该系统的唯一途径。从一开始，maxon的工程师们就渴望从Samir Bouabdallah这样的专家那里学到尽可能多的东西，并促进信息交流。那么电机是什么？

电机是什么？

电机俗称“马达”，是无人机的动力来源，无人机通过改变电机的转速来改变无人机的飞行状态。使得无人机能够盘旋空中，上升或下降，或向各方向移动。

无人机电机的种类及其区别有哪些？

电机主要分为有刷电机和无刷电机，现在市面上大部分无人机都是采用无刷电机。

无刷电机是采用半导体开关器件来实现电子换向，具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点。

有刷电机是内含电刷装置的将电能转换成机械能（电动机）或将机械能转换成电能（发电机）的旋转电机。有刷电机是所有电机的基础，它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。

电机与螺旋桨、电调的关系？

电机产品的型号一般以KV值为准。例如型号2312KV960，23代表电机的外转子直径23mm，12代表转子的高度为12mm，KV代表电压每增加1V则电机的实际转速增加960r/min。

电调的功能是控制电机转速，无人机向右运动时，纵轴右侧电机减速，左侧电机加速，向左运动时，则反之；向前运动时，横轴前方电机减速，后方电机加速,向后运动时，则反之；向左转弯时，顺时针旋转的螺旋桨加速，逆时针旋转的螺旋桨减速，向右转弯时，则反之。（只适用于多旋翼！）