新手如何自制四旋翼？

一、新手如何自制四旋翼？

真羡慕考研完还有一段时间干自己想干的事情，我现在天天苦逼的实习写代码。

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大学里玩四轴一年左右，主要是为了参加电子设计竞赛，用STM32，瑞萨，MSP430都做过。

不过现在做个四轴应该挺简单的，只要题主花点点时间。

我就说说我的经历吧，不一定对，只供参考。

一.硬件

1.四轴硬件

既然题主你是玩过固定翼航模的，那买这些对你来说不是什么难事了。电机朗宇还好吧，普通一点的40元一个，好点的80元一个。电调就好盈。这里机架的话不推荐太大，太大调试的时候容易出危险，推荐330或者250就够了~

2.飞控板

飞控板的制作看你自己选，一般有3种方法，第一种就是洞洞板焊接，这种的话飞控板不美观，第二种就是用AD10画个电路板自己热转印然后用FeCl3腐蚀，一般学校里会有这种机器，这样需要注意的是布线需要宽一点，孔径大点，不然到时候线断了是极为蛋疼的。。。第三种是AD10画好版后拿到工厂去打板，这个是需要保证你画的没问题，电路经过检测才能好用，一般在100以下，推荐嘉立创。。。。

二.软件

1.飞控程序

其实一个四轴飞控可以分为几个部分：传感器信号采集，数据处理，PID控制输出。

这里推荐你用STM32，资源多，速度快，资料多。

a.信号采集：现在用的比较多的传感器芯片是MPU6050或者MPU9250，前者是6轴，后者是9轴，

你只需要一个IIC或者SPI协议将他们的数据从寄存器中读取出来。

b.姿态融合：

这里我们用的比较多的是德国人飞控中的PI互补滤波，（这个我不是很懂，算法直接抄的）

通过陀螺仪获取当前的飞行数据，在解算中采用四元数来表示旋转。

定义一个四元数

对四元数进行单位化，用来表示一个旋转

将两个四元数相乘

创造运算，将旋转转换为四元数

创造运算，用R(q)表示四元数q对应的矩阵

旋转的组合用四元数的乘法实现

将四元数表示转为欧拉角表示

题主有兴趣可以看看这方面的资料有关于欧拉角，四元数的资料。

c.PID控制

这里推荐用串级PID控制，比起单级的更稳，响应更快。

串级PID：内环角速度环（PID），外环角度环（P）

心得：先调内环P，再调I，再调D 内环调完四轴会稳在一个角度

外环加上后 四轴的响应和平衡都会比单级有明显的改善。

d.附加：如果题主想让四轴更好玩，可以加超声波传感器实现定高，（推荐KS103,精度高0---8M）

调试的时候也无非加个PID而已， 可以加入摄像头，我当时加了一个OV7620，实现四轴的巡黑线, ， 再难一点可以加入光流传感器，可以实现室内定位（具体算法可以参考APM飞控），光流我当时没成功，不过一个实验室的有个同学勉强实现了。

2.遥控：

a.你可以使用遥控器，对于你玩过固定翼航模来说，你只需实现与飞控连接即可，具体就是多几路定时器捕获通道，捕获固定的脉宽就可以。

b.手机APP，可以使用蓝牙串口与手机连接。距离比较短。

c.电脑上位机：推荐自己写上位机，如果不想写可以用匿名上位机，用的还不错。

如果自己写，可以用c#或者QT写。

我当时是用QT写的一个简单的上位机，可以实现键盘WSAD控制方向。

大楷就是这样，如果题主还有什么疑问可以一起交流，这也只是我一个人的观点。

祝玩的愉快！

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2016.4.14 update 一下

传个四轴的视频，定高30CM左右，QT控制，哈哈

二、四旋翼每个旋翼叫什么

四旋翼无人机由四个旋翼组成,每个旋翼都有不同的功能和性能。

第一个旋翼通常是主旋翼,也是最大的旋翼,负责控制无人机的方向和飞行高度。主旋翼通常由一个叶片和一个电机控制,可以通过改变电机转速来控制主旋翼的旋转方向。

第二个旋翼通常是次旋翼,负责控制无人机的俯仰和升降方向。次旋翼通常由一个叶片和一个电机控制,可以通过改变电机转速来控制次旋翼的旋转方向。

第三个旋翼通常是垂直旋翼,负责控制无人机的上下方向。垂直旋翼通常由一个叶片和一个电机控制,可以通过改变电机转速来控制垂直旋翼的旋转方向。

第四个旋翼通常是水平旋翼,负责控制无人机的左右方向。水平旋翼通常由一个叶片和一个电机控制,可以通过改变电机转速来控制水平旋翼的旋转方向。

每个旋翼都有其独特的功能和性能,可以控制无人机的方向、俯仰和升降,以及左右方向移动。通过组合不同的旋翼,可以构建出各种不同形状的无人机,满足不同的应用场景需求。

三、四旋翼和多旋翼的区别？

四旋翼就是四个旋律翼支付的意思

多旋翼就是多情旋律翼翼的意思

四、旋翼机双旋翼和四旋翼的区别？

旋翼数量不同，飞机的平衡性能不同。

五、无人机四旋翼、六旋翼和八旋翼怎么选择？

旋翼个数究竟决定了什么？外观？飞行速度？

　　无人机四、六、八旋翼怎么选？

　　就是飞行器稳定性、几何尺寸和单发动力性能三者的平衡。

　　稳定性的影响

　　基本上，我们可以认为多旋翼飞行器的稳定性里，八旋翼>六旋翼>四旋翼。原因当然好解释，对于一个运动特性确定的飞行器来说，自然是能参与控制的量越多，越容易得到好的控制效果。四旋翼飞行器尚且是一个欠驱动系统。六旋翼飞行器的时候就已经是一个完全驱动系统了。复杂了是一回事，但是如果能获得比较好的效果，也是值得的。另外一个不容易注意到的好处是，旋翼数量较多的时候飞行器对于动力系统失效的容忍程度也会上升。毕竟多发飞行器一台发动机突然失效不是很罕见的情况。模型级别的飞行器，射桨也是常有的事。在这种情况下，八旋翼和六旋翼都可以承受双发/单发失效的状况，并且飞行器仍然可控。而如果是四旋翼飞行器的话，只要单发失效，除非旋翼上有周期变距，否则唯一的选择就有摔机了。

　　几何尺寸

　　旋翼的数量增加以后，会对飞行器的几何尺寸带来负面影响。因为旋翼数多了，自然每个旋翼之间的距离也会缩减。四轴飞行器每隔90度放置一个旋翼，六轴飞行器每隔60度放置一个旋翼，八轴飞行器每隔45度放置一个旋翼。假设相同拉力时几个旋翼的桨盘总面积相同（这个并不准确，但可以作为大概的参考），很容易得出几种结构形式需要的旋翼直径。

　　无人机四、六、八旋翼怎么选？

　　同样，多旋翼的旋翼位置在设计时也不能相互干涉。因此也很容易得出几种结构形式中旋翼中心距离飞行器几何中心距离。

　　无人机四、六、八旋翼怎么选？

　　很容易看出来，相比较旋翼直径的缩小，旋翼中心与飞行器几何中心的距离增加得更快。因此很不幸的，旋翼的数量越多，飞行器的尺寸也就会做得越大。

　　可能会有人说：不是有那种上下叠层的多旋翼飞行器么？就是在一个支臂上同时放置一组共轴反桨的动力组，这样的话不就可以做到旋翼个数增加，却不增加飞行器尺寸的效果么？这个点子看起来不错。但有个重要的缺点是，共轴反桨的那上下一对旋翼的气流会相互干扰，从而影响这一对动力组合的效率。简单地说，就会导致这一对旋翼的拉力不是1+1 = 2，而是1+1 < 2的糟糕结果。至于具体会损失多少，大约是20%的样子。因此这么算下来的话，其实这种构型能获得的提升很有限，还增加了结构的复杂程度。

六、全铰式旋翼系统 半刚性旋翼系统 刚性旋翼系统 有什么区别 能否用图讲解一下？

此文成稿已久，今夜翻到，即发之。“刚性旋翼到底是不是就是指‘刚硬的旋翼’呢？卡莫夫共轴旋翼和西科斯基共轴刚性旋翼有什么区别呢？”

我之前写过一篇关于旋翼（桨毂）构型的文章，从宏观的角度介绍了直升机旋翼的几种常见构型，包括全铰接式旋翼、半刚性旋翼和刚性旋翼等，虽获大多正向反馈，但也有读者朋友认为图文相互佐证不够充分，作为科普文对于入门级别的读者不甚友好。

由于旋翼构型本身的复杂性，一篇3000字的文章显然不能囊括方方面面的概念，在听取数百条读者朋友的反馈之后，我决定进一步细化介绍旋翼桨毂构型，尽量把相关的概念讲清楚，这一篇的主题从大家最感兴趣的刚性旋翼开始。

正确认识“刚性旋翼”

刚性旋翼作为一个中文名词，普遍被认为是从英文“Rigid Rotor”直接翻译而来，其中rigid直译就是“刚性”的意思。这种翻译本质上固然没有问题，但是对于对直升机系统了解甚少的读者而言，将其视为一种如同常见的螺旋桨一样的“刚度很大的旋翼”也是一种合乎情理的想象。但实际上，这个名字可以扩展为“（桨叶）刚性（连接在桨毂上的）旋翼”，同理，铰接式旋翼其实就叫“（桨叶）铰接式（连接在桨毂上的）旋翼”。为了保证科学命名规则的统一化而省略掉了括号中的词句，是造成刚性旋翼误解的主要原因。

把这些名词扩充完整之后，刚性旋翼和铰接式旋翼的对比也就更为直观了，两者最根本的区别是桨叶与桨毂之间的连接方式，而不是看桨叶到底“刚硬不刚硬”。

在直升机旋翼系统中，广义上的铰接式旋翼包括了“全铰接式旋翼”、“柔性铰旋翼”和“跷跷板式旋翼”（其中区别后续专门写铰接式旋翼详解），这些旋翼桨叶与桨毂之间有全套的铰链连接，包括：挥舞铰、摆振铰和变距铰，这些铰链可以使滚子轴承，也可以是弹性轴承，轴承不同，具体旋翼构型的名称就不同。

在三个铰之中，变距铰是用来改变桨距的，这个铰链在变距螺旋桨中也很常见，不算直升机的特色。挥舞铰和摆振铰就是直升机的特色了。相比于几乎始终在同一个平面旋转的螺旋桨，直升机的旋翼桨叶在旋转过程中，由于受力不均匀，会存在上下挥动（挥舞）和前后摆动（摆振）等结构运动。

加了铰链之后，这些结构运动的力矩传递到铰链就自动平衡掉了，不会再传递到桨毂上；那么没有这些铰链的刚性旋翼，因为桨叶和桨毂之间是刚性连接，这个力矩就会直接传递到桨毂上，这一点有好处也有坏处：好处就是结构简单、操纵响应更快、操纵功效更强，对应的就是直升机的维护性、机动性更好了；坏处就是桨毂需要有非常高的结构强度来承受这个力矩，这就会显著增加桨毂的整体重量，并可能产生较大的振动水平。

一般而言，直升机行业中会把没有挥舞铰和摆振铰，但仍有变距铰的旋翼称为“无铰式旋翼”；把三个铰链都没有的旋翼称为“无轴承旋翼”。而显然这两种旋翼都属于“刚性旋翼”的范畴。

刚性旋翼与刚硬的桨叶

从上文的逻辑中可以看出，无论桨叶刚硬不刚硬，都不影响它成为一副铰接式旋翼的一部分或者一副刚性旋翼的一部分。之所以部分大众认知中会把刚性旋翼和刚硬桨叶联系在一起，西科斯基的共轴刚性旋翼功不可没。

对于大多数直升机而言，材料刚度越高的桨叶，生产制造工艺的难度越大，桨叶的重量也会更大，所以并没有理由去为刚性旋翼搭配刚硬桨叶。

但是西科斯基的共轴刚性旋翼高速直升机不同，它的桨叶必须设计得很刚硬，才能避免高速飞行下可能的上下旋翼因挥舞而相互击打问题。从下面S-97的旋翼和卡-52旋翼对比可以看出，为了充分降低旋翼桨毂在高速飞行时候可能产生的巨大阻力，共轴刚性旋翼上下间距是非常小的，这就意味着，如果旋翼的挥舞程度比较大，就很容易打桨。

而随着直升机前飞速度增大，旋翼桨叶受力不均匀的程度也会增大，旋翼的挥舞程度也因而增大，为了确保在设计速度下，旋翼的挥舞程度能够被控制在一定范围内，桨叶必须要足够刚硬。

当然，在实际飞行中，大展弦比的细长桨叶即便“极其刚硬”，挥摆运动幅度也不会总是很小。这也就是为什么刚性旋翼搭配刚硬桨叶的西科斯基共轴高速直升机也出现过上下旋翼相互击打的事故。

可能也正是因为西科斯基的共轴刚性旋翼所展示出的极其刚硬的旋翼桨叶设计，才让许多人直观认为刚性旋翼=刚硬旋翼。不过刚性旋翼的历史要早得多，世界上最早的刚性旋翼直升机是洛克希德公司1959年开始研制的CL-475型直升机，这架直升机的诞生就是为了验证刚性旋翼是否可行而制造的。

虽然CL-475的刚性旋翼存在着诸如振动过大等一系列的问题，但是该机的研制工作为洛克希德积累了大量的刚性旋翼研制经验，这些经验促成了60年代初的洛克希德XH-51型直升机和随后的一代传奇AH-56A“夏延”直升机。这些直升机项目虽然最终都无疾而终，但是却大大推进了刚性旋翼技术的发展，我相信如果没有这些前置工作，西科斯基也很难在60年代末就开始推进XH-59A高速直升机的研制工作（共轴刚性旋翼的鼻祖）。

小型无人机的“旋翼”

本文的最后一部分简单聊一下咱们日常生活中最常见的“多旋翼无人机”。这些无人机的旋翼，如果按照我们前文所言的桨毂构型来划分的话，的确应该属于“刚性旋翼”的类别。但其实这些尺寸极小的旋翼，本质是“空气螺旋桨”的类别，而不是“直升机旋翼”，所以放在刚性旋翼中讨论并不妥。

有较真的读者朋友曾经跟我讨论过这个问题，并反问我：“既然不能归类到直升机旋翼，为什么不能直接叫多螺旋桨无人机（Multi-propeller），非要叫多旋翼无人机(Multi-rotor)呢？”

这其实是一个语义层面的问题。Rotor一词，在牛津大词典中的解释是“绕着中心点转动的机械部件”，你看下面这张图，全是Rotor（电机的转子）。

所以，Rotor在英文中是一个非常通用的概念，不管是电机、风扇、螺旋桨、旋翼，都可以是Rotor。但是，我们更习惯于把主要产生推拉力rotor的叫做螺旋桨，主要产生升力的rotor叫旋转机翼或者旋翼。这也就形成了中文语境下螺旋桨和旋翼之间的差别：当一个螺旋桨作为主要升力面的时候，我们就将其称为“旋翼”，但如果一定要对其构型分类的话，将其分类到“螺旋桨”仍然是最佳的选择。

七、固定翼和四旋翼的区别？

固定翼指翼固定在机体上不动，四旋翼翼是四个旋转翼固定机体上。

八、四旋翼脚架怎么装？

首先将机架和PCB（印制电路板）用螺丝安装固定；各个机架的螺丝一定要拧紧；机架和底部的PCB已经固定好；

接下来安装四个电机；上螺丝前可以让螺丝加点专用的螺丝胶，安装的更牢固；

接下来安装四个电调；飞控和接收机进行接线；将电调的接线和电池线用锡焊焊接到PCB上，正负极千万不要焊反了；

将飞控和接收机安装到PCB上；将电源管理模块也安装到PCB上；飞控的接线以及多余的线路用扎带整理好；

最后安上GPS模块和桨叶，一架小四轴多旋翼无人机就组装完成了

九、四旋翼无人机？

四翼无人机一般指四旋翼式蜂鸟无人机。四旋翼式蜂鸟无人机是美国研究人员研发的新型无人机。它以老鹰为灵感，与其它无人机相比，具有重量轻、速度快、抓力强等特点。

研究人员未来可能改善无人机的视野、提高它的着陆技术或者进一步对抓爪进行改善。

十、农用无人植保机八旋翼好还是四旋翼好？

这个看载重要求基本上可以认为8轴好一些8轴向对于4轴更稳定，载重也更大，同样的载重可以搭载更大容量的电池延长续航时间，当然成本也更高如果载重要求很低，8轴就发挥不出效果了，四轴可能更合适一些，只是合适不是好