裝配圖大學(xué)生方程式賽車(chē)設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）（有cad圖+三維圖）

裝配圖大學(xué)生方程式賽車(chē)設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）（有cad圖+三維圖）,裝配,大學(xué)生,方程式賽車(chē),設(shè)計(jì),總體,整體,cad,三維 麻省理工學(xué)院的室內(nèi)多輛飛行測(cè)試平臺(tái) Mario Valenti, Brett Bethke, Daniel Dale, Adrian Frank, James McGrew, Spencer Ahrens, Jonathan P. How, and John Vian [摘要]：本文和視頻呈現(xiàn)的是為了研究在長(zhǎng)時(shí)間受控環(huán)境中的無(wú)人機(jī)的室內(nèi)飛行試驗(yàn)平臺(tái)的組成和飛行測(cè)試。該試驗(yàn)臺(tái)使用真正的硬件檢查一個(gè)或多個(gè)車(chē)輛的健康管理研究問(wèn)題，如車(chē)輛故障，加油，維修。這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)可以針對(duì)空中和地面的在一個(gè)大的室內(nèi)飛行測(cè)試區(qū)域自主運(yùn)行的車(chē)輛，可以用來(lái)執(zhí)行許多不同的任務(wù)場(chǎng)景。這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的成功很大程度上是與我們實(shí)驗(yàn)車(chē)輛，傳感器的選擇，系統(tǒng)的指揮和控制結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。視頻顯示了過(guò)去一年從單一到多車(chē)的飛行測(cè)試結(jié)果。 背景 無(wú)人駕駛汽車(chē)已經(jīng)被許多組織通過(guò)來(lái)自從數(shù)英里外的復(fù)雜的操作員站的操作，對(duì)其感興趣的對(duì)象進(jìn)行定位，觀察和評(píng)估。雖然許多研究人員一直在討論多智能體自主操作[1],[2]，認(rèn)為對(duì)自治任務(wù)組如何進(jìn)行健康管理需要做更多的工作。在過(guò)去，術(shù)語(yǔ)“健康管理”是在組件故障的事件用于定義主動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理車(chē)輛的子系統(tǒng)(如飛行控制、燃料管理、航空電子設(shè)備)的系統(tǒng)。在上文的多個(gè)車(chē)輛操作中，這個(gè)定義可以擴(kuò)展到多智能體組織自治：團(tuán)隊(duì)參與一項(xiàng)任務(wù)作為一個(gè)“車(chē)輛系統(tǒng) “，每個(gè)車(chē)輛是一個(gè)多智能體團(tuán)隊(duì)的每一個(gè)子系統(tǒng)等等。如在[3]所述，許多研究團(tuán)隊(duì)使用戶外測(cè)試平臺(tái)來(lái)驗(yàn)證關(guān)于理論創(chuàng)新無(wú)人機(jī)的概念[4] [5][6][7]。此外，還建立了一定數(shù)量的室內(nèi)臺(tái)研究多智能體活動(dòng)[8],[9]。這些實(shí)驗(yàn)臺(tái)有大量的局限性，這使得無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)為調(diào)查健康管理而執(zhí)行大規(guī)模，長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)的效率有限。例如，戶外平臺(tái)只能在適當(dāng)?shù)奶鞖夂铜h(huán)境條件中測(cè)試。此外，這些室外無(wú)人機(jī)通常也需要一個(gè)大的支持團(tuán)隊(duì)，使長(zhǎng)期測(cè)試的后勤困難且成本昂貴。此外，許多室內(nèi)臺(tái)都是在一個(gè)2D或3D有限的飛行卷中操作。 相比之下，麻省理工學(xué)院室內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)研究在一定受控環(huán)境中長(zhǎng)期的任務(wù)。本試驗(yàn)臺(tái)用于實(shí)現(xiàn)和分析嵌入艦隊(duì)和車(chē)輛健康狀態(tài)到任務(wù)和無(wú)人機(jī)的規(guī)劃的技術(shù)性能。特別是，我們正在使用真正的硬件研究有關(guān)車(chē)輛和多主體健康管理問(wèn)題，如車(chē)輛故障、加油和維護(hù)。這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)由空中和地面車(chē)輛組成，允許研究人員進(jìn)行測(cè)試各種各樣的任務(wù)場(chǎng)景。我們已經(jīng)證明了一定數(shù)量的協(xié)調(diào)測(cè)試飛行(使用自主地面和空中車(chē)輛)。目前，我們正在實(shí)現(xiàn)多于四個(gè)飛行器在典型尺寸的房間的飛行，并且它在一天的任何時(shí)候或任何長(zhǎng)度的時(shí)間的飛行測(cè)試，只需要一個(gè)操作員設(shè)置測(cè)試平臺(tái)。試驗(yàn)臺(tái)的核心是一個(gè)全球性的計(jì)算系統(tǒng)，得出整個(gè)房間的所有車(chē)輛的準(zhǔn)確，高帶寬的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)。我們?cè)囼?yàn)臺(tái)配置不需要修改就可以添加子硬件實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控。因此，這個(gè)平臺(tái)是理想的快速原型的任務(wù)管理算法，因?yàn)樗梢詢(xún)H需要一個(gè)人便可長(zhǎng)時(shí)間操作，這在相比支持外部飛行的成本只占了小部分。 試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和組件 如圖1所示，試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)有四個(gè)主要組成：一個(gè)任務(wù)規(guī)劃層，用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)目標(biāo)和監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)程，一個(gè)任務(wù)分配層，這(一般來(lái)說(shuō))分配具體任務(wù)的車(chē)輛或車(chē)輛去組支持總體任務(wù)目標(biāo)，一個(gè)軌跡設(shè)計(jì)層，引導(dǎo)每個(gè)車(chē)輛及其子系統(tǒng)在如何最好地執(zhí)行實(shí)際的任務(wù)提供的任務(wù)處理層，一個(gè)控制處理層，被設(shè)計(jì)用來(lái)開(kāi)展上層系統(tǒng)設(shè)定的活動(dòng)。注意，在決策過(guò)程中，系統(tǒng)每個(gè)組件的健康信息都提供給在架構(gòu)的每個(gè)組件使用。這個(gè)健康監(jiān)測(cè)組件是設(shè)計(jì)來(lái)評(píng)估每個(gè)組件的性能，并提供反饋其他系統(tǒng)(和運(yùn)營(yíng)商)關(guān)于其進(jìn)步和任務(wù)有效性。這種信息是用剩下的系統(tǒng)潛在的調(diào)整或重定向其使命和/或任務(wù)目標(biāo)作為任務(wù)正在發(fā)生。 圖1：測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖 這些健康管理算法在一個(gè)現(xiàn)實(shí)的，實(shí)時(shí)的環(huán)境中的實(shí)時(shí)能力來(lái)測(cè)試和演示中，我們開(kāi)發(fā)了一種低成本的，室內(nèi)的測(cè)試環(huán)境，可以在更長(zhǎng)的時(shí)間周期，在受控環(huán)境中使用。在平臺(tái)所用的車(chē)輛市售-現(xiàn)貨（COTS）的R / C車(chē)的設(shè)計(jì)是耐用和安全 - 使它們適合室內(nèi)飛行測(cè)試平臺(tái)。此外，沒(méi)有結(jié)構(gòu)性或電子的修改在空氣中在這些飛行試驗(yàn)使用的車(chē)輛，這有助于最大限度地飛行時(shí)間，并降低電機(jī)/刀片組件應(yīng)力。此系統(tǒng)上完成所有的計(jì)算基于地面的計(jì)算機(jī)，其中有兩顆AMD 64位Opteron處理器， 2 GB內(nèi)存，并運(yùn)行Gentoo Linux的。這臺(tái)電腦，并從車(chē)輛的控制計(jì)算機(jī)的RS-232連接到汽車(chē)的R / C發(fā)射機(jī)超過(guò)變送器的教練接口發(fā)送過(guò)來(lái)的控制和處理命令處理。 一個(gè)維科 MX相機(jī)系統(tǒng)[10]是用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置和方向。輕量的反射球通過(guò)附加到車(chē)輛的結(jié)構(gòu)，維科MX相機(jī)系統(tǒng)可以跟蹤和計(jì)算各車(chē)輛的位置和方向信息120赫茲與10毫秒的延遲。然后，這些數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)矫枯v車(chē)的地面控制計(jì)算機(jī)。 此外，該試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù)管理器。由于系統(tǒng)中的每個(gè)飛行器起飛，自主降落，自主任務(wù)管理器管理所有空中和地面車(chē)輛控制系統(tǒng)中使用這些任務(wù)命令（如圖2所示）。因此，可多輛的任務(wù)的情況（例如，搜索，持久監(jiān)視）組織和實(shí)施自主的任務(wù)管理器。最后，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為允許操作者發(fā)出命令，通過(guò)操作員界面，其中包括測(cè)試區(qū)域中的對(duì)象和3D顯示一個(gè)圖形用戶界面，顯示車(chē)輛的健康和狀態(tài)數(shù)據(jù)的任何車(chē)輛（在任何時(shí)候），任務(wù)信息，以及其他任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù) 圖2：測(cè)試平臺(tái)指揮和控制體系結(jié)構(gòu) 欲了解更多信息和有關(guān)這項(xiàng)研究的論文，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http://vertol.mit.edu 致謝 筆者想感謝斯賓塞阿倫斯，格倫圖尼埃爾和邁克爾·羅賓斯在項(xiàng)目的寶貴援助。貝思克布雷特想感謝赫茲基金會(huì)和美國(guó)工程教育學(xué)會(huì)的鼎力支持本研究。這項(xiàng)研究已經(jīng)在華盛頓州西雅圖的波音鬼怪工程慷慨支持。研究還資助部分AFOSR授予FA9550 -04-1 -0458。 參考文獻(xiàn) [1]B. 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