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[教程] 干货|小四轴飞行器DIY教程

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  • TA的每日心情
    开心
    2017-8-16 13:09
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    发表在  2017-12-28 14:40:59  | 显示全部楼层 | 阅读模式
    乔布斯说过:“People don't know what they want until you show it to them.”

    几年前,当四轴无人机还处在玩具阶段的时候,没有人知道它能用来干什么。而现在,当成千上万的四轴飞行器在我们四周盘旋的时候,成千上万的新想法也随之起飞了。

    近年来得益于微机电控技术的发展,稳定的四轴飞行器得到了广泛的关注,应用前景十分可观。如今,国际上比较知名的四轴飞行器公司有中国大疆创新公司、法国Parrot公司、德国AscTec公司和美国3D Robotics公司。

    或许你对四轴飞行器早已耳闻,甚至多多少少在网上查过它的相关信息。然而,你是否曾有过自己动手去自制一个小四轴飞行器的大胆念头呢?


    GGcgI7zGuVu7BdzI.jpg



    那好,接下来本小编将尽己所能,来教大家动手DIY一个属于自己的小四轴飞行器。

    首先是零件清单:
    A7293ye2PyIEE283.jpg
    无刷电机(4个)、蜂鸣器、电子调速器(简称电调,4个)、螺旋桨(4个,需要2个正桨,2个反桨)、飞行控制板、电池(11.1v航模动力电池、遥控器(最低四通道遥控器)、机架、充电器(尽量选择平衡充电器)
    (无需东奔西走,淘宝应有尽有。不过,需要注意的是:电机分为有刷和无刷两种,记得看清楚,不要买错了。)

    接着是电路及原理:
    hgnX7ucAp99eiZeX.jpg

    f66HsY7fjPS2J2JU.jpg
    其中,
    4个电调的正负极需要并联(红色连在一起,黑色连在一起),并接到电池的正负极上;
    电调3根黑色的电机控制线,连接电机;
    电调有个BEC输出,用于输出5v的电压,给飞行控制板供电,和接收飞行控制板的控制信号;
    遥控接收器连接在飞行控制器上,输出遥控信号,并同时从飞行控制板上得到5v供电。 zyAgYfFy3M2gqyak.jpg


    那为什么需要电调?电调的作用就是将飞控板的控制信号,转变为电流的大小,以控制电机的转速。

    因为电机的电流是很大的,通常每个电机正常工作时,平均有3a左右的电流,如果没有电调的存在,飞控板根本无法承受这样大的电流(另外也没驱动无刷电机的功能)。同时电调在四轴当中还充当了电压变化器的作用,将11.1v的电压变为5v为飞控板和遥控器供电。

    然后是硬件要求:
    ①焊接效果(参考)
    d8tUdsidrLbvUbJi.jpg

    根据电机安装的位置,可自行选择十模式或x模式。对于姿态测量和控制来说,两种方式差别不大。考虑到可能会使用图像相关传感器,为了使视线不被遮挡,所以大部分采用x模式。

    g55U1pz2U0GWU3ET.jpg

    十模式,其前进方向与四轴其中的一个电机一样,

    x模式飞控的箭头指的方向则是两个电机的的中间。

    ②螺旋桨及其安装
    四轴飞行为了抵消螺旋桨的自旋,相隔的桨旋转方向是不一样的,所以需要正反桨。正反桨的风都向下吹,其中,适合顺时针旋转的叫正桨,适合逆时针旋转的是反桨。
    安装时,正转和反转要间隔安装。

    r4T2m65w0t04yw62.jpg

    ③遥控器功能图解

    l1GzZ56hxNb3lFNY.jpg

    以为到这就完了?当然不是。

    紧接着,你还需要了解一下微型飞行器的动力学模型(如下):

    飞行器载体坐标系,原点固定于飞行器的重心,分别指向飞行器的前( 横滚轴)右( 俯仰轴) 和下( 偏航轴) 方向选取导航坐标系为参考坐标系,分别指向北、东和当地垂线向下方向 .

    四旋翼飞行器动力学模型四旋翼飞行器产生基本动作的原理为:电机1和3逆时针旋转驱动两个反桨产生升力,电机2和4顺时针旋转驱动两个正桨产生升力。反向旋转的两组电机和桨使其各自对机身产生的转矩相互抵消,保证4个电机转速一致时机身不发生转动。

    CS7iI9Ss7aLsyyuI.jpg

    机1和4转速减小(增大) 同时电机2和3转速增大(减小), 产生向前(后)方向的运动。电机1和2转速减小( 增大) , 同时电机3和4转速增大( 减小) ,产生向左(右)方向的运动。4个电机转速同时增大(减小)产生向上(向下)的运动。 对角线的电机一组转速增大,另一组转速减小产生自身旋转运动。

    再下一步就是实战调试了:
    ⅰ:飞控连接(以kk飞控为例)
    h03fyoNJX350JX58.jpg

    ⅱ:飞控解锁
    飞控接上电不是马上可以起飞的,这是安全设计,所以需要解锁。

    通上电,飞控板上的灯是不亮的,只有电调发出的滴滴声,将油门打到最低(注意油门方向,需要实现确定是设置的向上为最低,还是向下为最低),然后方向舵向右板到底,飞控板的灯就会亮,电调也不会再继续发声,说明准备好起飞了。

    ⅲ:螺旋桨的安装
    调试完毕,最后安装螺旋桨,安装好后,第一件事是拿手上,轻加油门,看看是否风都往下吹,电机的旋转是否是正转和反转间隔的。如果剧烈抖动,并且升力很小,就应该是正反浆没有安装对。交换一下。如果旋转方向不是间隔的,就需要将电调和电机的连接线1和3,交换一下,进行旋转方向校正。 次序为,先方向,后螺旋桨。

    B0T52OGsTSxuQHTc.jpg

    最后就是激动人心的试飞环节了:
    就算一切准备完毕,不要太心急。个人建议先拿手上试飞比较好,但要注意离身体距离。
    拿手上通电,加油门,如果一切正常,四轴是不会大幅度地晃动的,而是比较平稳。还可以故意左右晃动一下,会感觉到四轴保持平衡的反力量。只要达到这个效果,就基本达到了试飞的条件。
    对于试飞场地,建议选草坪,这样的不容易摔坏。

    到这里,小四轴飞行器DIY教程就到此结束了。

    不知道各位小伙伴有没有成功呢?

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