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申请/专利权人：浙江大学湖州研究院

摘要：本发明涉及无人机技术领域，本发明提供一种两栖四旋翼无人机及其爬墙控制方法。在机体坐标系y轴方向上延伸的轮轴；在轮轴的两端间隔布置的一对滚轮；以及具有四个旋翼的飞行主体，飞行主体适于围绕轮轴转动以产生俯仰角θ。爬墙控制方法包括：仅通过控制飞行主体的俯仰角θ，就能够使得滚轮与墙面保持贴合，并且能够克服两栖四旋翼无人机的自身重力变更其在墙面上的滚动状态。本发明达到了精准控制两栖四旋翼无人机在建筑墙面上稳定运行的目的，有效提高了在墙面上控制两栖四旋翼无人机运行的稳定性。

主权项：1.一种两栖四旋翼无人机的爬墙控制方法，其特征在于：所述两栖四旋翼无人机包括：在机体坐标系y轴方向上延伸的轮轴；在所述轮轴的两端间隔布置的一对滚轮；以及具有四个旋翼的飞行主体，所述飞行主体适于围绕所述轮轴转动以产生俯仰角θ；所述爬墙控制方法包括：仅通过控制所述飞行主体的俯仰角，就能够使得所述滚轮与墙面保持贴合，并且能够克服所述无人机的自身重力变更其在墙面上的滚动状态；其中，θ为所述飞行主体在机体坐标系下的俯仰角；所述爬墙控制方法还包括：根据牛顿第二定律建立位置动力学模型：（1） 是从机体坐标系转到地面坐标系的旋转矩阵，满足： （2）其中，vx，vy，vz分别是在x、y、z轴方向的速度向量，f是旋翼所产生推力的合力，是支持力，m是两栖四旋翼无人机的整体质量，是重力加速度，为所述飞行主体在机体坐标系下的翻滚角，为所述飞行主体在机体坐标系下的偏航角；在所述滚轮与墙面贴合的状态下，偏航角，翻滚角，并控制，代入（2）中得（3）将公式（3）代入到公式（1）并展开后得到所述两栖四旋翼无人机的位置动力学模型： （4）所述爬墙控制方法还包括：构建所述两栖四旋翼无人机的姿态动力学模型的步骤，所述姿态动力学模型为： （5）其中，p，q，r分别是在x，y，z轴方向的角速度分量，在所述滚轮与墙面贴合的状态下，p=0，r=0；是y轴旋翼产生的转矩分量；Ω是四个旋翼电机的总转速，，是四个旋翼电机的转速；Iyy是在y轴方向的转动惯量；是四个旋翼电机和螺旋桨绕机体转轴的总转动惯量；所述爬墙控制方法还包括：进一步构建所述两栖四旋翼无人机的姿态运动学模型的步骤，所述姿态运动学模型为： （6）其中，在所述滚轮与墙面贴合的状态下，偏航角，z轴方向的角速度分量r=0；翻滚角，y轴方向的角速度分量q=0；所述爬墙控制方法还包括：进一步构建所述两栖四旋翼无人机的爬墙控制模型的步骤，所述爬墙控制模型为： （7）其中，在所述滚轮与墙面贴合的状态下，偏航角，翻滚角，并控制，所述爬墙控制模型输入量为，其中与四个旋翼电机的转速关系为： （8）其中，是升力系数，是旋翼电机到机体的几何中心的距离，T是矩阵的转置。

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