CN108528556A - 基于旋翼气动力的运动体及其爬壁方法 - Google Patents
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Abstract
公开一种基于旋翼气动力的运动体，包括机身(1)、矢量推力部件(2)和支撑轮(3)。该运动体采用旋翼气动力提供运动体爬壁动力，以旋翼气动力作为墙壁运动的动力，可在较大程度上简化爬壁运动结构，提高运动体墙面运动的灵活性，并根据旋翼气动力大小具备较为广泛的速度范围。还公开一种基于旋翼气动力的运动体爬壁方法，包括下列步骤：读取运动体当前姿态信息；控制爬壁运动体电机转速完成动作；根据设计运动体结构稳定运动体墙面运动；利用轮式结构提高爬壁运动体稳定性与墙面运动机动性，相比于传统的足式运动体、履带式运动体的吸附式墙壁运动，极大降低了运动体的质量。
Description
技术领域
本发明涉及爬壁运动体技术，具体涉及旋翼运动体轮式墙面行进问题。
背景技术
进入21世纪以来，随着电子技术、信息技术和智能技术的飞速发展，各种类型的运动体取得了长足的发展和进步，不仅成为世界科学技术研究的重要领域，也已在社会生活的各个方面发挥着越来越重要的作用。对于灾难救援、城市安保、反恐侦查等特种任务来说，由于环境和任务场景复杂，往往需要运动体的辅助才能完成好任务。
因此，考虑能否设计一种爬壁运动体技术，满足任务需求。爬壁移动运动体是运动体的一个特种分支，按照移动技术可以分为：足式、轮式和履带式；按照吸附技术可以分为：负压吸附、磁吸附等，将吸附技术和移动技术灵活相结合形成了一系列功能、性能各异的爬壁运动体。
2005年，美国纽约城市大学的学者研制了一种用于反恐侦查的爬壁运动体，采用单吸盘吸附，由两轮差速驱动和导向轮相结合的方式移动，采用单吸盘或双吸盘的爬壁运动体，具有结构简单、控制容易，重量轻、易于实现吸附机构小型化等优点，但这类运动体的墙面机动能力较差。香港城市大学设计了一种履带式多吸盘的爬壁运动体，运动体共有52个小吸盘，并具有转向机构，可在玻璃幕墙和船壳等壁面爬行，增加了运动体的墙面机动能力。多吸盘吸附式爬壁运动体具有可承受负载能力大和壁面的适应能力较好等特点，但其结构复杂、不易控制，这些缺点限制了它的发展。
磁吸附式运动体主要针对大型结构件焊接、维护和检测任务，北京石油化工学院研发了一种能在工件表面自由行走，行走方向和行走速度可实时调节的磁轮吸附全位置无轨焊接运动体，适用于大型球罐、储罐和船体纵缝、横缝与仰缝的全位置多道多层实时跟踪焊接。日本东京工业大学的A.Nagakubo等人研制了四足爬壁运动体，运动体每个吸盘由多个小密封腔组成，运动体既使在粗糙、有裂缝的壁面也具有较高的吸附效率，该运动体的负载能力可达45KG，移动速度能达7.5m/min。南京理工大学研制的桥梁检测爬壁运动体。该运动体采用单腔负压吸附，由运动体两边的四个车轮实现移动。其携带有视觉等检测设备，能代替人工对桥梁的桥墩、桥身和索塔等进行外观病害检测。
现有的爬壁运动体都是专为爬壁作业设计的，负载能力强，结构稳定，便于操控，但很多运动体对于墙面的平整程度和材质有特殊的要求，运动体的机动速度、越障能力较低，此外这些运动体的能耗较高，背负笨重的电磁力或真空发生装置，需要线缆提供能源，这些特征使得这类运动体只能专用于特定墙面环境的特定作业任务中。足式运动体、履带式运动体能够较好的适应地面或墙面环境，但移动速度较慢，难以为飞行模态提供起飞速度，并且结构重量大。
由此可见，如何设计轻便快捷的爬壁运动体结构以及分析其特殊气动性能对于爬壁运动体提出了新的挑战。在国内外现有的技术中，尚未有人提出过基于旋翼气动力的运动体爬壁技术，因此也未有人提出过基于旋翼气动力爬壁运动体结构，并且由于该种运动体要保证其快速机动性与便携性，传统的足式运动体、履带式运动体不能得到较好的应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于旋翼气动力的运动体，包括机身1、矢量推力部件2和支撑轮3；其中
机身1包括机翼101、矢量推力部件安装留空区102、载荷平台103、控制舵面104、铰链机构105、垂直安定翼面106；运动体整体采用飞翼无尾布局，机翼101分为左右两侧，采用上凸下平的低速翼型，从正面看，机翼101 自前至后大致呈等腰梯形，考虑到减小空气阻力，机翼101前边缘的左右两端设计为弧度；在机翼101左右两部分以机身1的纵轴为对称轴对称分布有两个圆形空缺，即矢量推力部件安装留空区102，用于安装矢量推力部件2；载荷平台103以机身1的纵轴为对称，在机身1中部，从机翼101上表面向下凹陷的一个矩形平台，作为搭载任务载荷的平台，矩形平台夹在两个矢量推力部件安装留空区102之间，其大小根据所搭载的任务载荷、并考虑到运动体自身配重问题来确定；控制舵面104利用铰链机构105铰接于机身后方，用于控制运动体的俯仰、滚转运动，控制舵面104包含完全相同、中间间隔开的左右两部分；两个垂直于机翼101的垂直安定翼面106以机身1的纵轴为对称轴，分别固定于机翼101后方的左右两侧，靠近机翼101左右两个侧边之处；
矢量推力部件2由支撑环架201、支撑内梁202、支撑环架控制舵机203-1、支撑内梁控制舵机203-2、支撑环架轴承204-1、支撑内梁轴承204-2、支撑环架转轴205-1、支撑内梁转轴205-2、电机206、旋翼207构成；支撑环架控制舵机203-1和支撑环架轴承204-1分别固定于矢量推力部件安装留空区102的最后方点和最前方点处，支撑环架控制舵机203-1和支撑环架轴承204-1之间的连线平行于机身1的纵轴，支撑环架转轴205-1与支撑环架轴承204-1构成可转动结构，支撑环架201固定连接在支撑环架控制舵机203-1和支撑环架转轴205-1上，支撑环架201受控于支撑环架控制舵机203-1，能够绕x轴转动；支撑内梁控制舵机203-2和支撑内梁轴承204-2固定连接在支撑环架201上，支撑内梁控制舵机203-2和支撑内梁轴承204-2之间的连线垂直于机身1的纵轴且通过矢量推力部件安装留空区102的中心点，支撑内梁轴承204-2与支撑内梁转轴205-2构成可转动部件，支撑内梁202固定连接在支撑内梁控制舵机 203-2和支撑内梁转轴205-2上，支撑内梁202受控于支撑内梁控制舵机控制，能够绕y轴转动；电机206固定于支撑内梁202上，位于矢量推力部件安装留空区102的中心点处，旋翼207固定安装在电机206上；旋翼207位于电机 206上方，其形状为成直线安装的两片具有一定曲率的弧形长薄片，当电机206 进行高速旋转，带动旋翼207转动，旋翼207高速转动产生推力，为运动体提供爬壁的斜向上推力；
运动体采用无动力轮式结构，包括位于机体部分与墙壁之间的四组结构样式完全相同的支撑轮3，分别布置在运动体下表面的左上、左下、右上、右下位置处，左上、左下轮式结构与右上、右下轮式结构分别关于机身1的纵轴左右对称，左上、右上轮式结构与左下、右下轮式结构分别关于机身1的横轴上下对称，支撑轮3由轮子301、轮架302和轮轴303构成；轮子301采用镂空设计；轮子301中心处具有圆环形轮轴303，轮轴303中心的通孔用于穿过轮轴303对轮子301进行紧固；每个轮子301都具有左右对称放置的两组轮架 302，两组轮架302分别处在轮子301的左右两侧，将轮子301夹在当中，轮架302与轮子301之间保留间距，使轮架302与机身1能够固定连接的同时，轮子301能够自由转动；轮架302包括呈倒三角形的三根支柱，下方两根支柱 302-1、302-2呈现以轮轴303为顶点的角状结构，支柱302-1、302-2之间所呈的角度为30°至60°；支柱302-3与支柱302-1、302-2沿角度打开方向的两个端部固定连接；最终，每组轮架302均通过支柱302-3与机身1固定连接。
在本发明的一个具体实施例中，支柱302-1、302-2之间所呈的角度为45 度。
在本发明的一个实施例中，机身1使用EPO高强度材料，采用碳纤维杆作为机身加固。
在本发明的一个实施例中，支撑环架201和支撑内梁203使用高强度航空层板。
在本发明的一个实施例中，支撑轮3以及转轴轴承部件采用3D打印工艺制作，3D耗材为ABS塑料。
还提供一种如上所述的基于旋翼气动力的运动体爬壁方法，具体包括下列步骤；
步骤1：读取爬壁运动体当前姿态信息
确定爬壁运动体当前在墙面的姿态角度，结合指令信息确定获取爬壁运动体应当执行的任务动作；
步骤2：控制爬壁运动体电机转速完成爬壁动作
将桨叶划分为有限个叶素，计算每一个叶素上的气动力，最后沿桨叶径向求和得到桨叶上的总气动力；
作用于旋翼上的空气动力包括升力T和阻力D，其中升力T是垂直于旋翼旋转方向的向上的气动力，阻力D是平行且反向于旋翼旋转方向的气动力；定义升力T对应的气动力系数为CT，阻力D对应的气动力系数为CD，就可以得到升力T和阻力D显含CT、CD的形式：
T＝CTρAr2Ω2 (1)
D＝CDρAr2Ω2 (2)
其中，A为旋翼叶片面积；ρ为空气密度；r为旋翼叶片半径；Ω为旋翼角速度；
在运动体悬浮状态下，可以假设升力T和阻力D与旋翼角速度Ω的平方成正比，可得：
T≈KTΩ2 (3)
D≈KDΩ2 (4)
其中，KT、KD都是常数；
设由两个旋翼得到运动体的旋翼气动力合力为F，则：
F＝T-D (5)
设F1和F2分别为旋翼气动力合力F的垂直方向分力和水平方向的分力，FN为墙面抵消飞行器水平方向分力的反向力；F3为运动体在墙面上运动时的摩擦力，G为运动体的重力，为保证运动体在墙面上的稳定运动，则有：
F1＝F3+G (6)
F2＝FN (7)
由上述分析可知，通过控制爬壁运动体的两个电机的转速，进而控制爬壁运动体的旋翼产生气动力的大小，从而控制爬壁运动体在墙面上的运动；
步骤3：控制爬壁运动体墙面稳定运动
充分考虑爬壁运动体的特点，按照上述运动体结构说明，设计基于旋翼气动力的运动体。
本发明方法具有以下优点：
(1)采用旋翼气动力提供运动体爬壁动力，首创性提出以旋翼气动力作为墙壁运动的动力，可在较大程度上简化爬壁运动结构，提高运动体墙面运动的灵活性，并根据旋翼气动力大小具备较为广泛的速度范围。
(2)利用轮式结构提高爬壁运动体稳定性与墙面运动机动性，相比于传统的足式运动体、履带式运动体的吸附式墙壁运动，极大降低了运动体的质量。
附图说明
图1为本爬壁运动体的示意图，其中图1(a)是运动体整体结构的俯视图；图1(b)是运动体的左视图；
图2是爬壁运动体的矢量推力部件2的结构示意图；
图3是无动力轮式结构示意图，其中图3(a)是正视图，图3(b)是左视图；
图4示出螺旋桨叶素理论示意图；
图5示出运动体墙面受力分析；
图6为爬壁运动体实施效果视频系列截图。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明基于旋翼气动力的运动体及其爬壁方法。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1、2、3所示，本发明的爬壁运动体(以下简称“运动体”)主要包括机身1、矢量推力部件2和支撑轮3。
图1示出机身1示意图，其中图1(a)是俯视图，图1(b)是左视图，机身1主要包括机翼101、矢量推力部件安装留空区102、载荷平台103、控制舵面104、铰链机构105、垂直安定翼面106。运动体整体采用飞翼无尾布局，因此运动体机身的主要部分-机翼101既是运动体主要承力、载物结构也是提供升力的机翼，机翼101分为左右两侧，采用上凸下平的低速翼型，如图 1(b)所示，从正面看，机翼101自前至后大致呈等腰梯形，考虑到减小空气阻力，机翼101前边缘的左右两端设计为弧度。如图1(a)所示，在机翼101 左右两部分以机身1的纵轴(如图1(a)中间的虚线所示)为对称轴对称分布有两个圆形空缺，即矢量推力部件安装留空区102，用于安装矢量推力部件 2。载荷平台103以机身1的纵轴为对称，在机身1中部，从机翼101上表面向下凹陷的一个矩形平台，作为搭载任务载荷的平台，矩形平台夹在两个矢量推力部件安装留空区102之间，其大小根据所搭载的任务载荷、并考虑到运动体自身配重问题来确定。控制舵面104利用铰链机构105铰接于机身后方，用于控制运动体的俯仰、滚转运动，控制舵面104包含完全相同、中间间隔开的左右两部分。两个垂直于机翼101的垂直安定翼面106以机身1的纵轴为对称轴，分别固定于机翼101后方的左右两侧，靠近机翼101左右两个侧边之处。
在本发明的一个实施例中，机身1使用EPO高强度材料，使用激光切割机进行切割，采用碳纤维杆作为机身加固，在取得较轻重量的同时保证了结构强度。
如图2所示，矢量推力部件2由支撑环架201、支撑内梁202、支撑环架控制舵机203-1、支撑内梁控制舵机203-2、支撑环架轴承204-1、支撑内梁轴承204-2、支撑环架转轴205-1、支撑内梁转轴205-2、电机206、旋翼207构成。如图2所示，支撑环架控制舵机203-1和支撑环架轴承204-1分别固定于矢量推力部件安装留空区102的最后方点和最前方点处，支撑环架控制舵机 203-1和支撑环架轴承204-1之间的连线平行于机身1的纵轴，支撑环架转轴205-1与支撑环架轴承204-1构成可转动结构，支撑环架201固定连接在支撑环架控制舵机203-1和支撑环架转轴205-1上，支撑环架201受控于支撑环架控制舵机203-1，可绕x轴转动；支撑内梁控制舵机203-2和支撑内梁轴承204-2 固定连接在支撑环架201上，支撑内梁控制舵机203-2和支撑内梁轴承204-2 之间的连线垂直于机身1的纵轴且通过矢量推力部件安装留空区102的中心点，支撑内梁轴承204-2与支撑内梁转轴205-2构成可转动部件，支撑内梁202 固定连接在支撑内梁控制舵机203-2和支撑内梁转轴205-2上，支撑内梁202 受控于支撑内梁控制舵机控制，可绕y轴转动。电机206固定于支撑内梁202 上，位于矢量推力部件安装留空区102的中心点处，旋翼207固定安装在电机 206上。支撑环架201和支撑内梁203是安装电机、控制推力方向的核心部件，其强度要求大，在本发明的一个实施例中，使用高强度航空层板，采用激光切割工艺进行切割。旋翼207位于电机206上方，其形状为成直线安装的两片具有一定曲率的弧形长薄片，当电机206进行高速旋转，带动旋翼207转动，旋翼207高速转动产生推力，为运动体提供爬壁的斜向上推力。
如图3所示，运动体采用无动力轮式结构，包括位于机体部分与墙壁之间的四组结构样式完全相同的支撑轮3，分别布置在运动体下表面(即面向墙壁的表面)的左上、左下、右上、右下位置处，左上、左下轮式结构与右上、右下轮式结构分别关于机身1的纵轴左右对称，左上、右上轮式结构与左下、右下轮式结构分别关于机身1的横轴(图中未示出，大致在机身1自上而下的中间高度处，与机身1的纵轴相垂直)上下对称，如图3所示，支撑轮3由轮子 301、轮架302和轮轴303构成。轮子301采用了镂空设计，图3(b)中轮子 301内部的斜线段为提供强度支撑的辐条，这样在减轻整体重量的同时保证轮子301结构强度，辐条的具体设计可以根据需要确定。如图3(b)所示，轮子301中心处具有圆环形轮轴303，轮轴303中心的通孔用于穿过轮轴303对轮子301进行紧固。如图3(a)所示，每个轮子301都具有左右对称放置的两组轮架302，两组轮架302分别处在轮子301的左右两侧，将轮子301夹在当中，轮架302与轮子301之间保留间距，使轮架302与机身1能够固定连接的同时，轮子301能够自由转动。轮架302包括三根支柱，支柱302-1、302-2 呈现以轮轴303为顶点的角状结构，支柱302-1、302-2之间所呈的角度大致为30°-60°，优选为45度；支柱302-3与支柱302-1、302-2沿角度打开方向的两个端部固定连接。最终，每组轮架302均通过支柱302-3与机身1固定连接，四个相同的支撑轮3分布在机身1的四个角上，为运动体墙面移动提供支撑，减小摩擦力，轮式移动方式可以满足移动的快速性和灵活性。在本发明的一个实施例中，支撑轮3以及转轴轴承部件采用3D打印工艺制作，3D耗材为ABS 塑料。
下面详细介绍本发明基于旋翼气动力的爬壁运动体爬壁方法的具体实施步骤。
步骤1：读取爬壁运动体当前姿态信息
确定爬壁运动体当前在墙面的姿态角度，结合指令信息确定获取爬壁运动体应当执行的任务动作。
步骤2：控制爬壁运动体电机转速完成爬壁动作
将旋翼的桨叶当作旋转的机翼建立的理论称为螺旋桨叶素理论。螺旋桨叶素理论将桨叶划分为有限个微小段，称为叶素，如图4示，然后计算每一个叶素上的气动力，最后沿桨叶径向(图4所示方向)求和得到桨叶上的总气动力。
作用于旋翼(即螺旋桨)上的空气动力包括升力T和阻力D，其中升力T 是垂直于旋翼旋转方向的向上的气动力，阻力D是平行且反向于旋翼旋转方向的气动力。定义升力T对应的气动力系数为CT，阻力D对应的气动力系数为CD，就可以得到升力T和阻力D显含CT、CD的形式：
T＝CTρAr2Ω2 (1)
D＝CDρAr2Ω2 (2)
其中，A为旋翼叶片面积；ρ为空气密度；r为旋翼叶片半径；Ω为旋翼角速度。
在运动体悬浮状态下，可以假设升力T和阻力D与旋翼角速度Ω的平方成正比，可得：
T≈KTΩ2 (3)
D≈KDΩ2 (4)
其中，KT、KD都是常数。
设由两个旋翼得到运动体的旋翼气动力合力为F，则：
F＝T-D (12)
爬壁运动体的受力分析如图5。设F1和F2分别为旋翼气动力合力F的垂直方向分力和水平方向的分力，FN为墙面抵消飞行器水平方向分力的反向力。F3为运动体在墙面上运动时的摩擦力，G为运动体的重力，为保证运动体在墙面上的稳定运动，则有：
F1＝F3+G (13)
F2＝FN (14)
由上述分析可知，通过控制爬壁运动体的两个电机的转速，进而控制爬壁运动体的旋翼产生气动力的大小，从而控制爬壁运动体在墙面上的运动。
步骤3：控制爬壁运动体墙面稳定运动
充分考虑爬壁运动体的特点，按照上述运动体结构说明，设计基于旋翼气动力的运动体。旋翼气动力作为运动动力，改变了常规爬壁运动体的爬壁方式，运动体重量集中在运动体的横向中心轴线附近，增加了墙面运动的灵活性。
本发明设计一种新颖的基于旋翼气动力的轮式运动体算法模型，在墙面运动时，通过将旋翼向墙壁内侧转动适当的角度，产生斜向墙壁的力用来克服运动体的重力和墙壁产生的摩擦力，剩余推理为运动体移速提供动力，通过调节旋翼转速来差速控制运动体转弯的方向，具体实施例如图6所示。
Claims (6)
1.一种基于旋翼气动力的运动体，包括机身(1)、矢量推力部件(2)和支撑轮(3)；其中
机身(1)包括机翼(101)、矢量推力部件安装留空区(102)、载荷平台(103)、控制舵面(104)、铰链机构(105)、垂直安定翼面(106)；运动体整体采用飞翼无尾布局，机翼(101)分为左右两侧，采用上凸下平的低速翼型，从正面看，机翼(101)自前至后大致呈等腰梯形，考虑到减小空气阻力，机翼(101)前边缘的左右两端设计为弧度；在机翼(101)左右两部分以机身(1)的纵轴为对称轴对称分布有两个圆形空缺，即矢量推力部件安装留空区(102)，用于安装矢量推力部件(2)；载荷平台(103)以机身(1)的纵轴为对称，在机身(1)中部，从机翼(101)上表面向下凹陷的一个矩形平台，作为搭载任务载荷的平台，矩形平台夹在两个矢量推力部件安装留空区(102)之间，其大小根据所搭载的任务载荷、并考虑到运动体自身配重问题来确定；控制舵面(104)利用铰链机构(105)铰接于机身后方，用于控制运动体的俯仰、滚转运动，控制舵面(104)包含完全相同、中间间隔开的左右两部分；两个垂直于机翼(101)的垂直安定翼面(106)以机身(1)的纵轴为对称轴，分别固定于机翼(101)后方的左右两侧，靠近机翼(101)左右两个侧边之处；
矢量推力部件(2)由支撑环架(201)、支撑内梁(202)、支撑环架控制舵机(203-1)、支撑内梁控制舵机(203-2)、支撑环架轴承(204-1)、支撑内梁轴承(204-2)、支撑环架转轴(205-1)、支撑内梁转轴(205-2)、电机(206)、旋翼(207)构成；支撑环架控制舵机(203-1)和支撑环架轴承(204-1)分别固定于矢量推力部件安装留空区(102)的最后方点和最前方点处，支撑环架控制舵机(203-1)和支撑环架轴承(204-1)之间的连线平行于机身(1)的纵轴，支撑环架转轴(205-1)与支撑环架轴承(204-1)构成可转动结构，支撑环架(201)固定连接在支撑环架控制舵机(203-1)和支撑环架转轴(205-1)上，支撑环架(201)受控于支撑环架控制舵机(203-1)，能够绕x轴转动；支撑内梁控制舵机(203-2)和支撑内梁轴承(204-2)固定连接在支撑环架(201)上，支撑内梁控制舵机(203-2)和支撑内梁轴承(204-2)之间的连线垂直于机身(1)的纵轴且通过矢量推力部件安装留空区(102)的中心点，支撑内梁轴承(204-2)与支撑内梁转轴(205-2)构成可转动部件，支撑内梁(202)固定连接在支撑内梁控制舵机(203-2)和支撑内梁转轴(205-2)上，支撑内梁(202)受控于支撑内梁控制舵机控制，能够绕y轴转动；电机(206)固定于支撑内梁(202)上，位于矢量推力部件安装留空区(102)的中心点处，旋翼(207)固定安装在电机(206)上；旋翼(207)位于电机(206)上方，其形状为成直线安装的两片具有一定曲率的弧形长薄片，当电机(206)进行高速旋转，带动旋翼(207)转动，旋翼(207)高速转动产生推力，为运动体提供爬壁的斜向上推力；
运动体采用无动力轮式结构，包括位于机体部分与墙壁之间的四组结构样式完全相同的支撑轮(3)，分别布置在运动体下表面的左上、左下、右上、右下位置处，左上、左下轮式结构与右上、右下轮式结构分别关于机身(1)的纵轴左右对称，左上、右上轮式结构与左下、右下轮式结构分别关于机身(1)的横轴上下对称，支撑轮(3)由轮子(301)、轮架(302)和轮轴(303)构成；轮子(301)采用镂空设计；轮子(301)中心处具有圆环形轮轴(303)，轮轴(303)中心的通孔用于穿过轮轴(303)对轮子(301)进行紧固；每个轮子(301)都具有左右对称放置的两组轮架(302)，两组轮架(302)分别处在轮子(301)的左右两侧，将轮子(301)夹在当中，轮架(302)与轮子(301)之间保留间距，使轮架(302)与机身(1)能够固定连接的同时，轮子(301)能够自由转动；轮架(302)包括呈倒三角形的三根支柱，下方两根支柱(302-1、302-2)呈现以轮轴(303)为顶点的角状结构，支柱(302-1、302-2)之间所呈的角度为30°至60°；支柱(302-3)与支柱(302-1、302-2)沿角度打开方向的两个端部固定连接；最终，每组轮架(302)均通过支柱(302-3)与机身(1)固定连接。
2.如权利要求1所述的基于旋翼气动力的运动体，其中支柱(302-1、302-2)之间所呈的角度为45度。
3.如权利要求1所述的基于旋翼气动力的运动体，其中机身(1)使用EPO高强度材料，采用碳纤维杆作为机身加固。
4.如权利要求1所述的基于旋翼气动力的运动体，其中支撑环架(201)和支撑内梁(202)使用高强度航空层板。
5.如权利要求1所述的基于旋翼气动力的运动体，其中支撑轮(3)以及转轴轴承部件采用3D打印工艺制作，3D耗材为ABS塑料。
6.如权利要求1至5的任何一项所述的基于旋翼气动力的运动体爬壁方法，具体包括下列步骤；
步骤1：读取爬壁运动体当前姿态信息
确定爬壁运动体当前在墙面的姿态角度，结合指令信息确定获取爬壁运动体应当执行的任务动作；
步骤2：控制爬壁运动体电机转速完成爬壁动作
将桨叶划分为有限个叶素，计算每一个叶素上的气动力，最后沿桨叶径向求和得到桨叶上的总气动力；
作用于旋翼上的空气动力包括升力T和阻力D，其中升力T是垂直于旋翼旋转方向的向上的气动力，阻力D是平行且反向于旋翼旋转方向的气动力；定义升力T对应的气动力系数为CT，阻力D对应的气动力系数为CD，就可以得到升力T和阻力D显含CT、CD的形式：
T＝CTρAr2Ω2 (15)
D＝CDρAr2Ω2 (16)
其中，A为旋翼叶片面积；ρ为空气密度；r为旋翼叶片半径；Ω为旋翼角速度；
在运动体悬浮状态下，可以假设升力T和阻力D与旋翼角速度Ω的平方成正比，可得：
T≈KTΩ2 (17)
D≈KDΩ2 (18)
其中，KT、KD都是常数；
设由两个旋翼得到运动体的旋翼气动力合力为F，则：
F＝T-D (19)
设F1和F2分别为旋翼气动力合力F的垂直方向分力和水平方向的分力，FN为墙面抵消飞行器水平方向分力的反向力；F3为运动体在墙面上运动时的摩擦力，G为运动体的重力，为保证运动体在墙面上的稳定运动，则有：
F1＝F3+G (20)
F2＝FN (21)
由上述分析可知，通过控制爬壁运动体的两个电机的转速，进而控制爬壁运动体的旋翼产生气动力的大小，从而控制爬壁运动体在墙面上的运动；
步骤3：控制爬壁运动体墙面稳定运动
充分考虑爬壁运动体的特点，按照上述运动体结构说明，设计基于旋翼气动力的运动体。
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