摘 要

现如今随着人类科技的急速发展以及地球资源的日渐不足，地球已经不能满足于人类的发展需求以及科学眼光，我们的科学家正致力于寻求一颗适合的地外星球为人类未来的星际迁徙做准备。现在，火星就是一个很符合我们人类预想的那一颗星球，我们已经发射了卫星以及火星探险车到其之上用以探测和收集火星的各种数据。

设想我们人类已经抵达了火星并且建立了火星的开发基地，那么更加全面的探测与了解火星是必要的，因此这个火星无人机的设计产生了。无人机在地球上的科技发展已经是很成熟了，从大型军用无人机到小型航拍无人机，从喷气式无人机到多旋翼无人机，无人机的应用非常之广。与地球类似的星球——火星亦是可以使用无人机来进行火星探测与开发。

本课题从未来人类科学家抵达火星的角度出发，探索并设计出新型的火星无人机，用于快速便捷的给火星基地作业人员提供周围地形地貌、前行路径，对作业人员的工作进行影像记录并实时传递回基地，监控周围环境并且提前做出危险预警，与作业人员其他设备进行连接用以使用其他辅助功能。本课题设计以功能为主，从功能合理性、火星与地球差异性以及外观可行性进行设计，以达到火星上所需要的各项必备功能。

这个无人机设计的定位是：地形探测记录、四周路向指引、摄像监控安全、危险预警通知。

关键词：火星；无人机；预警；功能性需求

Abstract

Now with the rapid development of human science and the growing shortage of earth resources, the Earth has been unable to meet the human development needs and scientific vision, our scientists are working to find a suitable extraterrestrial planet for the future of human interstellar migration ready. Now that Mars is a planet that fits our human expectations, we have launched satellites and Mars explorers to it to detect and collect all kinds of data from Mars.

Imagine that we humans have arrived at Mars and built a Mars development base, so a more comprehensive detection and understanding of Mars is necessary, so the design of the Mars UAV has been produced. UAV on the earth's technology development is already very mature, from large military unmanned aerial vehicles to small aerial photography unmanned aerial vehicles, from the jet unmanned aerial vehicles to multi-rotor unmanned aerial vehicles, UAV applications are very wide. Earth with a similar planet - Mars is also the use of unmanned aerial vehicles for Mars detection and development.

This topic from the future of human scientists arrived at Mars point of view, to explore and design a new type of Mars UAV, for the rapid and convenient to the base of the Martian staff to provide the surrounding terrain, forward path, the work of the operator records And real-time transmission back to the base, monitoring the surrounding environment and make early warning, and other personnel to connect with the operating personnel to use other auxiliary functions. The design of this topic is mainly based on functional rationality, Mars and Earth differences and the appearance of the feasibility of the design, in order to achieve the necessary functions on Mars.

The positioning of the UAV design is: terrain detection records, around the way to guide, camera monitoring security, dangerous warning notice.

Key words: Mars; unmanned aerial vehicle; early warning; functional requirements

目录

摘要..............................................................................................................................................Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………………………….Ⅱ

第1章 绪论…………………………………………………………………………………….1

1.1 课题研究的背景与现状…………………………………………………………………1

1.2 课题研究的目的与意义…………………………………………………………………2

1.2.1 研究的目的.................................................................................................................2

1.2.2 研究的意义………………………………………………………………………….2

第2章 分布式制造理念的说明……………………………………………………………….3

2.1 分布式理念………………………………………………………………………………3

2.2 分布式能源………………………………………………………………………………3

2.3 分布式制造系统…………………………………………………………………………3

2.4 分布式制造理念在本课题中的体现……………………………………………………5

2.4.1 前期调查体现……………………………………………………………………….5

2.4.2 方案建立及推敲体现……………………………………………………………….5

2.4.3 设计实践及说明体现……………………………………………………………….7

第3章 火星与无人机的资料调查及报告分析……………………………………………….8

3.1 火星资料调查……………………………………………………………………………8

3.1.1 火星的星体环境…………………………………………………………………….8

3.1.2 火星的地形地貌…………………………………………………………………….9

3.1.3 影视资料中的火星场景…………………………………………………………….12

3.2 无人机资料调查…………………………………………………………………………14

3.2.1 无人机类别………………………………………………………………………….14

3.2.2 多旋翼无人机及其构成要素……………………………………………………….16

3.2.3 火星无人机展望…………………………………………………………………….18

3.3 火星无人机的问题发现与功能需求……………………………………………………21

3.3.1 问题的发现到解决方案…………………………………………………………….21

3.3.2 无人机的功能需求………………………………………………………………….21

3.3.3 与现有的无人机的对比区别……………………………………………………….22

3.4 分析小结…………………………………………………………………………………23

第4章 设计相关说明………………………………………………………………………….24

4.1 设计理念…………………………………………………………………………………24

4.1.1 设计要素…………………………………………………………………………….24

4.1.2 适用人群定位……………………………………………………………………….24

4.1.3 适用功能定位……………………………………………………………………….24

4.2 基于功能的外观设计……………………………………………………………………25

4.2.1 太阳能电池板的设计……………………………………………………………….25

4.2.2 阵列式信号装置的设计…………………………………………………………….26

4.2.3 环形缓冲垫的设计………………………………………………………………….27

4.2.4 全景摄像头的设计………………………………………………………………….28

4.2.5 警示灯的设计……………………………………………………………………….29

4.3 基于功能的结构设计……………………………………………………………………30

4.3.1 上下反向双旋翼结构的设计……………………………………………………….30

4.3.2 旋翼飞行用可充电电池的设计…………………………………………………….31

第5章 设计实践……………………………………………………………………………….32

5.1 设计方案展示……………………………………………………………………………32

5.1.1 初期设计方案……………………………………………………………………….32

5.1.2 数字模型图与初期渲染图………………………………………………………….33

5.1.3 设计效果图与外观示意图………………………………………………………….38

5.1.4 设计结构图………………………………………………………………………….39

5.1.5 设计尺寸图………………………………………………………………………….41

5.1.6 实物模型图………………………………………………………………………….42

5.2 设计方案分析……………………………………………………………………………43

结语……………………………………………………………………………………………...44

参考文献………………………………………………………………………………………...45

附录……………………………………………………………………………………………...46

致谢……………………………………………………………………………………………...47

第1章 绪论

现如今，紧随着人类科学技术的飞速发展，在航空航天以及智能无人领域内的科技日益先进，各式各样的无人飞行器应用于国家与社会的各个层面。再之伴随着我们赖以生存的家园——地球的人口与资源的不协调分配，科学家们一直致力于寻找一颗能代替地球的星球作为人类的第二家园，为此进行了无数次的太空探险。火星——作为人类期望最大的可移居星球，科学家们对它探测了许久，亦是猜想了许久,现在就让我们前行到那个人类抵达火星的时代，作为人类最初的火星基地探险。火星上不明的环境以及地形地貌都会给我们带来危险，并且与地球截然不同的气压与重力会让飞行器飞行困难重重。因此，我们需要依据火星的新环境以及未来的新机遇去设计一个应用于火星基地的无人机。

1.1 课题研究的背景与现状