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无人机概述
无人机,即不载人的飞行器。最近风头最热、也最有前景的,当属多旋翼大家族的主力军——四旋翼无人机(quadcopter)。
目前飞行器主要分为3类:固定翼(fixed wing);直升机(helicopter);多旋翼(multi-rotor)。
飞行器分类 | 固定翼 | 直升机 | 多旋翼 |
---|---|---|---|
稳定性 | 自稳定 | 不稳定,完整驱动 | 不稳定,欠驱动 |
续航时间 | 长 | 中 | 短 |
飞行效率 | 高 | 中 | 低 |
载荷 | 大 | 中 | 小 |
其他 | 起飞助跑,降落滑行 | 可垂直起降,机械结构复杂 | 可垂直起降,机械结构简单 |
工作原理
四旋翼飞行器,通过4个对称布置的电机,改变螺旋桨的转速,实现升力的变化,进而控制飞行器的姿态和位置。姿态具体指3个欧拉角:横滚(Roll)、俯仰(Pitch)、偏航(Yaw)。位置具体指1个高度油门(Throttle)和2个位置(X和Y)。
主要部件
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四旋翼本体
四旋翼分2种模式,1种是+模式:飞行方向(机头)与旋翼重合;1种是X模式:飞行方向(机头)平分旋翼。
+模式:直观,简单,驱动弱,调参容易。
X模式:复杂,稳定,驱动好,调参麻烦。
对于四旋翼,稳定和驱动是第一位的,调参可以站在巨人的肩膀上,因此一般采用X模式。 -
飞行控制器
飞行控制器简称飞控,是无人机的大脑。目前主要分开源和闭源两派,开源飞控的鼻祖来自Arduino,著名的WMC飞控和APM飞控都是Arduino飞控的直接衍生品,APM全称ArduPilotMega,其中的Ardu代表的就是Arduino。APM飞控是目前成熟度最高的开源飞控,但由于容量和计算量有限,在不久的将来一定会被更强大的PIX4、PIXHAWK所超越,成为一个时代的缩影。 -
螺旋桨
4个螺旋桨,2正桨(顺时针转)2反桨(逆时针转),正反桨的风都向下吹,正反的目的主要是抵消螺旋桨的自旋。 -
电机
4个无刷电机,2正转2反转。 -
电调
电调和电机配套使用,是飞控和电机之间的桥梁。电调全称电子调速器(Electronic Speed Control),负责将飞控的控制信号(PWM波)转变为电流的大小,进而控制电机转速。 -
电池
一般为锂电池,因为同等电池容量锂电池最轻。由于航模锂电池采用多节标准锂电池组成,而各节标准锂电池之间存在充放电性能差异,因此充电器一般采用平衡充,避免某节电池过充。 -
遥控器
主要分美国手和日本手,美国手的油门在左边,日本手的油门在右边。在四旋翼的控制中,一般采用美国手。怎么判断油门呢?很简单,遥控器左右2个摇杆中,推上去不回弹的是油门。