一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是一個(ge)(ge)在(zai)空間具有(you)6個(ge)(ge)活動(dong)(dong)(dong)自(zi)(zi)由(you)度(du)(分(fen)別(bie)(bie)沿3個(ge)(ge)坐標軸作(zuo)(zuo)平移和旋轉動(dong)(dong)(dong)作(zuo)(zuo))，但(dan)是只(zhi)有(you)4個(ge)(ge)控制自(zi)(zi)由(you)度(du)(四個(ge)(ge)電機的(de)轉速(su))的(de)系統(tong)，因此被稱為欠驅(qu)動(dong)(dong)(dong)系統(tong)(只(zhi)有(you)當(dang)控制自(zi)(zi)由(you)度(du)等于活動(dong)(dong)(dong)自(zi)(zi)由(you)度(du)的(de)時(shi)候才是完整(zheng)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)系統(tong))。不過對于姿態控制本身(分(fen)別(bie)(bie)沿3個(ge)(ge)坐標軸作(zuo)(zuo)旋轉動(dong)(dong)(dong)作(zuo)(zuo))，它確實是完整(zheng)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)的(de)。

與(yu)直(zhi)升(sheng)機相比，四軸(zhou)(zhou)飛(fei)行器可以(yi)實現(xian)的(de)(de)飛(fei)行姿(zi)態(tai)較少，不過基(ji)本的(de)(de)前進(jin)、后退、平移(yi)等(deng)狀態(tai)都(dou)可以(yi)實現(xian)。但是(shi)四軸(zhou)(zhou)飛(fei)行器的(de)(de)機械結構(gou)遠(yuan)遠(yuan)比直(zhi)升(sheng)機簡單，維修和更換的(de)(de)開銷也非(fei)常小，這讓四軸(zhou)(zhou)飛(fei)行器有了(le)比直(zhi)升(sheng)機更大的(de)(de)應(ying)用優勢。

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自動控制原理

為了保持飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)器的(de)穩(wen)定(ding)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)，在(zai)四軸(zhou)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)器上裝有3個方向的(de)陀螺儀(yi)和(he)3 軸(zhou)加(jia)速度(du)傳感器組成慣性導航模塊，可以計(ji)算(suan)出飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)器此時相對地面的(de)姿(zi)態以及加(jia)速度(du)、角速度(du)。飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)控制(zhi)器通過算(suan)法計(ji)算(suan)保持運(yun)動狀態時所需的(de)旋轉(zhuan)力(li)(li)和(he)升(sheng)力(li)(li)，通過電子調控器來保證電機(ji)輸出合適的(de)力(li)(li)。

二、四軸飛行器的發展方向

四(si)軸飛(fei)(fei)行(xing)器作為時下最(zui)熱門(men)的一(yi)種飛(fei)(fei)行(xing)器，已經越來越受(shou)到廣(guang)大(da)科學愛好者和商業(ye)公司的關注，從amazon的用四(si)軸飛(fei)(fei)行(xing)器為客戶投遞包裹的設想就可(ke)見一(yi)斑。可(ke)以(yi)說四(si)軸飛(fei)(fei)行(xing)器未來的應用前景十分廣(guang)闊。

這里所說(shuo)的四(si)軸飛行器不是單指四(si)旋(xuan)翼，是具有一個以上氣動旋(xuan)轉(zhuan)軸的飛行器的俗稱。

四(si)軸(zhou)飛行器(qi)未來發展(zhan)方(fang)向主要有以下幾個方(fang)面：

一是可作為新概念交通工具

早在二(er)戰(zhan)時，載(zai)人四軸的原型機已(yi)經(jing)被設(she)計出(chu)來，但因(yin)(yin)為控制技術還跟不(bu)上(shang)，飛行器因(yin)(yin)不(bu)穩(wen)定而無法投入實際應(ying)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(an)保設(she)備(bei)的(de)四(si)軸飛行器將(jiang)廣泛應用在(zai)公安(an)、消防、家(jia)庭和單位(wei)安(an)保領域，四(si)軸將(jiang)成為極(ji)度智(zhi)能(neng)、行動敏捷的(de)電子(zi)(zi)警察、電子(zi)(zi)消防員(yuan)、電子(zi)(zi)保安(an)、電子(zi)(zi)管家(jia)，也許在(zai)不久的(de)將(jiang)來，你(ni)會因為有(you)一個會飛的(de)家(jia)庭照看機器人而感到無(wu)比(bi)的(de)貼心(xin)和安(an)全。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會上展(zhan)示的四軸(zhou)飛行(xing)(xing)器搭建(jian)(jian)建(jian)(jian)筑(zhu)的視頻也許(xu)不(bu)(bu)少愛好者都看過(guo)，這是相當有(you)前景的應用，比起(qi)3D打(da)印一(yi)(yi)座房子，用一(yi)(yi)群(qun)微(wei)小的四軸(zhou)飛行(xing)(xing)器來(lai)構建(jian)(jian)龐大的建(jian)(jian)筑(zhu)更(geng)加切合實際和靈活髙效，也許(xu)有(you)一(yi)(yi)天你(ni)路過(guo)建(jian)(jian)筑(zhu)工地，看到(dao)頭頂上不(bu)(bu)是一(yi)(yi)群(qun)建(jian)(jian)筑(zhu)工人在忙碌，而是一(yi)(yi)群(qun)嗡(weng)嗡(weng)作(zuo)響的四軸(zhou)飛行(xing)(xing)器在井(jing)然有(you)序的工作(zuo)，那個時(shi)候你(ni)可不(bu)(bu)要吃(chi)驚眼前看到(dao)的一(yi)(yi)切。