一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是(shi)一個(ge)(ge)在空間具有6個(ge)(ge)活(huo)動(dong)自(zi)(zi)由度(分別沿(yan)(yan)3個(ge)(ge)坐(zuo)標(biao)軸作平移和旋轉動(dong)作)，但是(shi)只有4個(ge)(ge)控制自(zi)(zi)由度(四個(ge)(ge)電機的轉速)的系統(tong)(tong)(tong)，因此被稱為欠驅動(dong)系統(tong)(tong)(tong)(只有當控制自(zi)(zi)由度等(deng)于活(huo)動(dong)自(zi)(zi)由度的時(shi)候才是(shi)完整驅動(dong)系統(tong)(tong)(tong))。不過(guo)對于姿態控制本身(shen)(分別沿(yan)(yan)3個(ge)(ge)坐(zuo)標(biao)軸作旋轉動(dong)作)，它確(que)實是(shi)完整驅動(dong)的。

與直(zhi)升機(ji)相比，四軸(zhou)飛(fei)(fei)行器(qi)可(ke)以實(shi)現(xian)的飛(fei)(fei)行姿態較少，不過基(ji)本的前進、后退、平(ping)移等狀(zhuang)態都可(ke)以實(shi)現(xian)。但是四軸(zhou)飛(fei)(fei)行器(qi)的機(ji)械結構遠(yuan)遠(yuan)比直(zhi)升機(ji)簡單，維修和更(geng)換(huan)的開銷(xiao)也非常小(xiao)，這讓四軸(zhou)飛(fei)(fei)行器(qi)有了比直(zhi)升機(ji)更(geng)大的應用優(you)勢。

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自動控制原理

為(wei)了保(bao)持(chi)飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)的(de)穩定飛(fei)(fei)(fei)行，在(zai)四軸(zhou)飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)上裝有3個(ge)方(fang)向的(de)陀螺儀和3 軸(zhou)加速度傳感器(qi)組成慣性導航模塊，可(ke)以(yi)計算出飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)此時(shi)相對(dui)地面的(de)姿(zi)態(tai)以(yi)及加速度、角(jiao)速度。飛(fei)(fei)(fei)行控制(zhi)器(qi)通(tong)過算法計算保(bao)持(chi)運動狀態(tai)時(shi)所需的(de)旋(xuan)轉力和升力，通(tong)過電(dian)(dian)子調控器(qi)來保(bao)證電(dian)(dian)機輸出合適的(de)力。

二、四軸飛行器的發展方向

四軸飛行(xing)器(qi)作為(wei)時下最熱門(men)的(de)(de)一(yi)種飛行(xing)器(qi)，已(yi)經(jing)越來(lai)越受到廣大(da)科學愛好者和(he)商業公司的(de)(de)關注，從(cong)amazon的(de)(de)用(yong)四軸飛行(xing)器(qi)為(wei)客戶投遞(di)包裹(guo)的(de)(de)設想(xiang)就可見一(yi)斑。可以(yi)說四軸飛行(xing)器(qi)未來(lai)的(de)(de)應用(yong)前景十(shi)分廣闊。

這里所說的四(si)軸飛(fei)行器不是(shi)單指四(si)旋翼，是(shi)具有一個以上氣(qi)動旋轉軸的飛(fei)行器的俗稱。

四軸飛行器未來發展(zhan)方向(xiang)主要有以(yi)下幾個(ge)方面：

一是可作為新概念交通工具

早(zao)在(zai)二戰(zhan)時，載人四軸的(de)原型機已經(jing)被(bei)設計出來，但因(yin)為控制技術(shu)還跟不(bu)上，飛行器因(yin)不(bu)穩定而無法投入(ru)實(shi)際應用。

二是安保領域

隨著人工智能的不斷發展，配備高清攝像機、各種安保設備的(de)四軸(zhou)飛行器將(jiang)廣泛應用在(zai)(zai)公安、消(xiao)防、家庭(ting)和單位安保領(ling)域，四軸(zhou)將(jiang)成為極度智能、行動敏捷的(de)電(dian)子警察(cha)、電(dian)子消(xiao)防員、電(dian)子保安、電(dian)子管家，也(ye)許(xu)在(zai)(zai)不久(jiu)的(de)將(jiang)來，你會因為有一個(ge)會飛的(de)家庭(ting)照看(kan)機器人而感到無比的(de)貼心(xin)和安全(quan)。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會上(shang)展示的(de)四軸飛行(xing)器(qi)(qi)搭建建筑(zhu)的(de)視頻也許不(bu)少愛好(hao)者(zhe)都看過，這是相當有(you)(you)前景的(de)應用，比起(qi)3D打印一(yi)座房子(zi)，用一(yi)群(qun)微小的(de)四軸飛行(xing)器(qi)(qi)來(lai)構建龐大的(de)建筑(zhu)更加(jia)切合實際和(he)靈活(huo)髙效，也許有(you)(you)一(yi)天你(ni)路過建筑(zhu)工(gong)地，看到(dao)頭頂上(shang)不(bu)是一(yi)群(qun)建筑(zhu)工(gong)人在忙碌(liu)，而(er)是一(yi)群(qun)嗡(weng)嗡(weng)作響的(de)四軸飛行(xing)器(qi)(qi)在井然有(you)(you)序(xu)的(de)工(gong)作，那個時候你(ni)可不(bu)要(yao)吃(chi)驚眼前看到(dao)的(de)一(yi)切。