刘彦伟 潘 豪 刘三娃 李淑娟 李 言

西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安，710048

0 引言

近年来，四旋翼飞行器由于其垂直起降、操作简单、机动性高等优点而被广泛应用于航拍、植保、灾区搜救等领域。常规四旋翼飞行器的旋翼对称分布在机身的四周[1]，是一类多输入多输出、强耦合的欠驱动系统，这种特性迫使飞行器的位置与姿态高度耦合，无法独立控制飞行器的位置与姿态。灾难搜救和军事侦察等应用场景中经常需要面对狭窄缝隙等复杂的内部空间，常规四旋翼无人机的强耦合特性限制了其在地震等灾难现场复杂飞行环境的应用[2]。

近年来，国内外研究人员开始研究可变形飞行器，希望通过增加飞行器的自由度来提高其环境适应性。BADR等[3]通过为旋翼增加四个额外的旋转自由度，在仿真系统中实现了飞行器以倾转变形姿态的悬停和飞行。RYLL等[4]提出了一种超驱动四旋翼飞行器，通过在旋翼机臂末端配置倾转电机，实现空间六自由度姿态的完全可控，但其倾斜角度范围相对较小。SEGUI-GASCO等[5]提出了一种双轴倾转四旋翼飞行器策略，利用多个伺服电机控制旋翼的旋转和倾斜，但飞行过程中需要依赖复杂的控制方法，且飞行效率较低。KAWASAKI等[6]提出了一种共轴双旋翼结构，将四个旋翼分成两个模块，分别由一个电机驱动倾转。SAKAGUCHI等[7]研制了一种平行连杆结构四旋翼飞行器，飞行器由倾斜框架和主体组成，使用一个伺服电机控制主体结构在俯仰方向倾斜，其变形能力为连杆机构所限制。……