無人機的設計和測試
作者：John Pineros
Quanser公司初級工程師
在過去的八個月里，我作為機械工程團隊的一員一直致力于無人駕駛研究工作室的開發。我們工程師設計，測試，然后通過迭代手頭的設計不斷改進我們的工作。
設計方案
作為一名設計和測試工程師，我的第一任務是為新的四旋翼飛行器QDrone提出框架設計。我很快就發現，設計無人機說起來容易，做起來難。一開始，我做個概念草圖和SolidWorks模型，但我意識到最好從構建一些原型開始，以便我更好的理解無人機是如何組裝到一起的。
我們希望將QDrone設計成一款在飛行中具備靈活機動性和耐用性的強力裝置。通常情況下，為了讓無人機具備高效的機動性，設計者會移除所有不必要的重量來減少機械結構上的承重壓力，同時降低電池的使用功耗。
所以我的設計迭代專注于減少多余的重量，測試不同材料的耐用性，同時減少進入IMU的震動。
合適的工具來加速測試
我也需要弄清楚如何來驗證我所構建的是否工作。那就是如QUARC快速控制原型軟件真正加速設計過程的地方了。QUARC讓我可以快速訪問I/O模塊，像電池狀態的模擬讀取或者控制電機的PWM寫入。很快我就能夠生成一個簡單但有效的模型來測試我最新的迭代設計。
我們的測試方法
測試的第一步集中在四旋翼的魯棒性，所以我們控制QDrone盡可能快的撞向墻壁
QDrone的墻面碰撞來測試框架和螺旋槳的耐久性
我們為什么要這么做？因為當一個研究人員測試機器學習算法的時候，比如，QDrone前幾次將會失敗，我們想要確保研究人員能夠相信這個系統足夠可靠和魯棒可以承受多次碰撞后任然可以繼續工作。
我們也測試過框架和螺旋槳的耐久性。通過使用從破壞性測試中獲取的知識，我們盡可能多的解決了可能發生的機械故障點。
QDrone撓度測試
設計的第二優先事項是確保無人機的動態響應。事實證明，這同樣具備挑戰性，但確是可以實現的。通過對電機從零循環到最大推力來進行電池的壓力測試，是我們要進行的一個測試。通過使用QUARC，我們能夠設計電池的壓力測試，反過來說，根據我們循環推力從低到高，來研究QDrone的響應情況。利用QUARC，我可以在保證低壓狀態的持續時間的同時，改變每個周期處于高電壓的持續時間。同樣的，如我想要增加系統的計算負載，QUARC使得訪問在Inte Aero計算機面板上的板載傳感器變得更容易。
電池電壓循環結果在電機高位時為0.2s的持續時間
在多次迭代設計和測試之后，我們最終獲得了一個相當獨特的QDrone設計，沒有為了高機動性來簡化無人機，也沒有為了承受過多負載而過度設計。但是它也不過是整個研究實驗室的一部分。想要了解更多有關多智能體協同控制系統的信息，歡迎你們來閱讀我們的白皮書-思考和討論多智能體研究。
