四轴飞行器是一个集成了机械/电子/自动化等的智能空中机器人。
下面给大家讲解下~大家如果不懂得也可以加QQ问我~765198459~
以下内容来源于crazepony百科
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航模常用术语
射桨：飞行器的螺旋桨因为旋转时转速太高，超出了旋翼所承受拉力的设计值时，桨根断裂，由于旋转时的巨大惯性，残桨像**弹破片那样高速飞出去，威力很大（相对来说），会打伤人，所以形象的称为“射桨”。有时旋翼固定螺丝松脱或碰到异物导致旋翼断裂也会导致射桨。
pitch，yaw，roll：指三维空间中飞行器的旋转状态，对应中文分别是俯仰，航向，横滚。
有刷/无刷电机：有刷电动机是内部含有换相电刷的电动机，无刷电机则不需要电刷。
空心杯电机：coreless motor，属于直流、永磁、伺服微特电机。空心杯电机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子。
电调：电调全称叫做电子调速器，英文electronic speed controller，简称ESC。用于控制电机的转动，停止，以及转动速度。
飞控：飞控指飞行器的电子控制部分，硬件包括传感器部分惯性导航模块和控制部分的MCU。软件包括控制算法等。
惯性导航模块：简称IMU，陀螺仪传感器和加速度传感器提供的三轴运动数据模块。
运动感测追踪：英文Motion Tracking。
地理坐标系：指地球所在的坐标系，这个坐标系是固定不变的，正北，正东，正上方分别表示X，Y，Z轴。
姿态解算：英文attitude algorithm，也叫做姿态融合。姿态解算是指把陀螺仪、加速度计、罗盘等的数据融合在一起，得出飞行器的空中姿态。
深度解算：也叫做长期融合。
快速结算：也叫做快速融合。
四元数：
大四轴 VS 小四轴
按照四轴飞行器的大小，我们粗略的将四轴飞行器分为大四轴和小四轴。其有很多部分是相同的，例如飞控部分基本一样；但是又有区别，例如动力部分（包括电机和电机驱动）就可能完全不相同。作为四轴飞行器爱好者，我们当然需要知道DIY大小四轴的区别。
当然，Crazepony是一个小四轴。
大四轴
大四轴根据其承载能力的大小，也分为不同的级别。例如DIY的S800大四轴，能够挂载专业的单反相机，主要用于电影等的拍摄，其大小有大人双手怀抱那么大。风火轮系列则要小很多，大概有脸盆大小，适合挂载gopro等运动相机。
对于航模爱好者来说，DIY一个大的四轴飞行器也不是一件容易的事情。你可以购买品牌厂商的整套解决方案，然后自己进行组装调试，例如DJI的S800系列。不过对于很多爱好者来说，价格会比较贵，一套S800的价格在3万*币左右。你也可以自己购买组件，自己组装。一般需要购买的组件包括：飞控，电调，无刷电机，遥控器，电池，支架等。当然，也见过有爱好者自己用各种材料DIY支架，有用铝合金的，也有用木头的。根据自己的需求购买组件DIY的成本会低很多，一般的可能就是￥1000～￥2000左右。
DIY大四轴需要有比较专业的知识，例如电子部分的连接，飞行器结构重心的调整，遥控器的对频和干扰，根据飞行器结构或者飞行现场风力等对飞控PID等参数的调节（简称调参）。总之，如果有一个环节出现了问题，那么就会导致飞行器无法飞起来，或者出现炸机（指飞行器从空中摔下来）或者失控（指飞行器不受遥控器控制）的问题。
另外还需要注意的一点是，大四轴由于其块头大，螺旋桨转速快，撞到人或者物都会比较危险。所以一定要选择无人，空间宽阔，视野好的地方进行飞行。常见的一个事故就是射桨。射桨就是飞行器的螺旋桨因为旋转时转速太高，超出了旋翼所承受拉力的设计值时，桨根断裂，由于旋转时的巨大惯性，残桨像**弹破片那样高速飞出去，威力很大（相对来说），会打伤人，所以形象的称为“射桨”。有时旋翼固定螺丝松脱或碰到异物导致旋翼断裂也会导致射桨。如果射桨击中人，尤其是眼睛等脆弱的部位，会是非常危险的。所以对于新手来说，调四轴最好带护目镜保护眼睛。
小四轴
小四轴是相对于上面的大四轴来说的，这里我们指手掌大小的四轴飞行器。一般来说，小四轴直接使用电路板作为承载的支架，当然也有使用单独支架的。
小四轴由于其体型小，所以一般无法承载太重的负载。但是用来研究飞行器的原理，作为入门航模的通道，已经完全绰绰有余。在大四轴中提到的组件飞控，电调，电机，遥控器，电池，支架等都一样在小四轴中存在，只是可能根据小四轴的特点有些改变。下面这些就是小四轴的好处。
价格便宜，相对于大四轴动则上千元的成本，小四轴一般几百块钱就能够搞定
危险性很小，基本上随处都能飞
自己设计飞控电路板，自己移植编写开源飞控程序和算法。而大四轴的飞控一般是商业公司的产品，开源有限，DIY的可能性少
由于小四轴飞行的距离有限，所以可以省去遥控器，直接使用智能手机控制
三维中pitch，yaw，roll的区别
玩过航模，飞控的童鞋肯定需要知道 yaw, pitch and roll 的区别。这里给大家分享一下，准备要做飞控的，或者想玩三轴加速度的，或者玩了很久加速度还没研究过哪个是哪个的，可以看一下。
pitch()：俯仰，将物体绕X轴旋转（localRotationX）
yaw()：航向，将物体绕Y轴旋转（localRotationY）
roll()：横滚，将物体绕Z轴旋转（localRotationZ）
四轴飞行器的空气动力原理
四旋翼飞行器结构以及x模式和+模式
四轴飞行器四个电机呈十字形排列, 驱动四片桨旋转产生向上的推力。四个电机轴距几何中心的距离相等, 当对角两个轴产生的升力相同时能够保证力矩的平衡, 四轴不会向任何一个方向倾转; 而四个电机一对正转,一对反转的方式使得绕竖直轴方向旋转的反扭矩平衡, 保证了四轴航向的稳定。
与传统的直升机相比，四旋翼飞行器有下列优势：各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。
根据用户自定义的机头的位置不同，四轴飞行器可以分为x模式和+模式。x模式的机头方向位于两个电机之间，而+模式的机头方向位于某一个电机上。x和+就是表示正对机头方向时飞行器的形状。如下图所示。x模式要难飞一点，但动作更灵活。+模式要好飞一点，动作灵活差一点，所以适合初学者。特别注意，x模式和+模式的飞控安装是不同的。如果飞控板安装错误，会剧烈的晃动，根本无法飞。
crazepony使用的是x模式。
空气动力原理
四旋翼飞行器在空间共有6个自由度（分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作），这6个自由度的控制都可以通过调节不同电机的转速来实现。基本运动状态分别是：
垂直运动；
俯仰运动；
滚转运动；
偏航运动；
前后运动；
侧向运动。
在图中，电机1和电机3作逆时针旋转，电机2和电机4作顺时针旋转，规定沿x轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。
垂直运动：垂直运动相对来说比较容易。在图中，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。
俯仰运动：在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速该变量的大小应相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转（方向如图所示），同理，当电机1的转速下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。
滚转运动：与图b的原理相同，在图c中，改变电机2和电机4的转速，保持电机1和电机3的转速不变，则可使机身绕x轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。
偏航运动：四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的来年各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图d中，当电机1和电机3的转速上升，电机2和电机4的转速下降时，旋翼1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与电机1、电机3的转向相反。
前后运动：要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力。在图e中，增加电机3转速，使拉力增大，相应减小电机1转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图b的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。当然在图b图c中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿x、y轴的水平运动。
倾向运动：在图f中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。
总得来说就是控制四个电机的速度了。然后相应的提高速度和减慢速度就可以让四轴动起来了。
飞行器构造公开课
麻省理工学院公开课：飞行器构造工程，来自网易公开课。讲师Prof. Jeffrey Hoffman,Prof. Aaron Cohen，教授，曾供职于美国国家航空航天局（NASA）
做四轴飞行器要花多少钱？
大四轴,无刷电机+电调+飞控板（各种Geek长玩的，买硬件，调参数和算法）
大四轴是最烧钱的了，入手一套大概1000~2000元。我们是DIY,各种零件当然要自己买了，不怕折腾，我们按照如下配置搭建一套大四轴:
格氏11.1V2200mA25C锂电 128
B6充电器 160
郎宇A2212电机 62×4
螺旋桨8个 40 (需要4个正浆，4个反浆，万一坏了呢剩下备用)
天行者20A电调 48×4
四轴机架 88
飞控板 100 (KK/MWC/ MultiWii等等总要玩个开源飞控吧？否则光调参数你都不好意思说出口)
天地飞6遥控器 200（6通道 遥控器）
通道就是可以遥控器控制的动作路数，比如遥控器只能控制四轴上下飞，那么就是1个通道。但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有：上下、左右、前后、旋转
所以最低得4通道遥控器。如果想以后玩航拍这些就需要更多通道的遥控器了。
算一下总价：128+160+62*4+48*4+88+200+100=1156（不包括运费哈~）
我们把四轴组装起来（会简单的电路焊接就可以了）就可以连接上位机通过电脑调试参数了。
这个界面简直狂拽酷霸吊炸天啊！！
调试主要是PID参数，一般买的飞控简单调调就可以试飞了.
日后还可以加GPS神马的玩些高端的定点飞行！
大四轴一定要有一个安全的调试环境，东西要装牢靠，周围不要有行人。还有就是！一旦发生问题千万不要用手去抓四轴!!!!这个是看到我QQ空间上一个好友调四轴受伤的手:
看到有些人调四轴都带护目镜保护眼睛以防螺旋桨断了射出去！！！高速旋转的螺旋桨就像子弹一样，不要以为是玩就没有安全隐患了，绝不要掉以轻心！
作为屌丝学生党，大四轴我暂时是玩不起的。于是我就想别的办法，反正都是四轴，小的是不是便宜些又安全些？
小四轴不仅没有电调，连机架都剩了，电机装在电路板上：
没有大四轴飞起来霸气，不能载重。但小四轴有个优点就是想飞就飞，一不受空间限制，二不容易伤人。即使你用手抓螺旋桨，那感觉基本也就是挠痒痒。
小四轴的配置和价格：
716空心杯电机 40 （10*4）
20C 3.7v 锂电池 15 (与手机电池区别在放电量上）
一大堆电子器件 50
PCB电路板制作 100
蓝牙模块 30
遥控器用安卓手机 不花钱（当然是有技术的）
计算下 40+15+ 50+100+30 = 245 元（不包括运费），相比较大四轴的1156来说少了太多
小四轴的优点：
价格便宜
从口袋里掏出来就能飞
自己设计飞控电路板
自己移植编写开源单片机程序
手机遥控 连遥控器都省了
小四轴价格便宜，飞行灵活，还能体会到完整的DIY乐趣。
但是如果不会焊接怎么办？不会PCB板子画图怎么办？不会写程序怎么办
其实国内有很多开源的产品 crazepony(crazepony.com)，匿名(anobbs.com)，圆点博士。
在这里我重点介绍下crazepony
它们产品完全开源而且有详细的百科，博客来介绍全部的产品官网www。crazepony。com
这个小团队更像是一个- -公益的组织。。所有东西都是开源的。。。github上也可以找到他们
github.com/Crazepony/
Responsive across devices
上图板子还是很漂亮的- -全部采用沉金工艺。。板子质量很好- -有淘宝店卖散件（388），也买成品（428），楼主在入了一套之后。。表示居然还带一个遥控器。。。也有安卓APP 到手即飞。质量也很棒。而且- -有群-346226561 氛围卟错。几个技术也能耐心解答啦啦啦入手就飞爽翻天/shop111225004。taobao。com/
wiki非常全面。基本把所有东西介绍完了www。crazepony。com/wiki.html
从电脑软件安装到飞行源码原理。。。很详细。
下面来说说（tucao）下比较火的匿名四轴。
匿名四轴。不知道为什么火起来- -我还真去买了一套旗舰版 （496）
到手后- -非常失望。H形状
item。taobao。com/item.htm?spm=a230r.1.14.1.WrwEsP&id=36549475905&ns=1
和crazepony美观上没法比不说。。还不带遥控。。。。。。。。得自己去买个游戏手柄。。然后连到电脑（电脑得自带蓝牙）用电脑的上位机来遥控。。我也就无力吐槽。东西。。电机啊。。自己焊（买来本来就是省心的你都不焊好）。。螺旋桨啊之类的自己装。还没示意图。。程序。。还得自己写。。反人类的。。SWD。。我自己接了杜邦线（又是自备）插到四轴上。搞半天才搞定。。接着写程序又遇到一堆问题。。。keil没装。。得去下keil..然后**。。然后。。写了半天写不进去。。。然后去官网找。。文档啊什么的。。。答案是- -没有！！！问淘宝客服。。永远一句话。。你加我们群啊，不会的问群里的爱好者（反正劳资问了几次没人答），然后就说你去我们论坛啊。。。资料都在里面我就想说- -你们这么乱连个文件包都不发我。文档散一地。。根本找不到。我也就不理解怎么火起来的。。。反正我的匿名四轴到现在没飞起来！再见！！！谁买谁sb
圆点博士（[www。etootle。com）
也是国内很早做四轴的。不了解。不多说
至于大四轴- -目前正在做~我会持续更新哒~（大四轴主要还是买其他人的飞控然后基本就是玩。。）
所以如果你想自己diy呢~就做个小四轴好叻~（会焊接懂程序）
如果- -想玩小四轴呢~就买个crazepony~玩耍= =你想买匿名我也不拦着你。 |
楼主
标题置顶
标题高亮
