一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是(shi)一個(ge)在空(kong)間具有6個(ge)活動(dong)(dong)自由(you)度(分(fen)別(bie)沿(yan)3個(ge)坐標軸(zhou)作(zuo)平移和旋轉動(dong)(dong)作(zuo))，但是(shi)只有4個(ge)控(kong)制自由(you)度(四個(ge)電機的轉速)的系統，因此(ci)被(bei)稱為欠驅(qu)動(dong)(dong)系統(只有當控(kong)制自由(you)度等于(yu)活動(dong)(dong)自由(you)度的時候才是(shi)完整驅(qu)動(dong)(dong)系統)。不過(guo)對于(yu)姿態控(kong)制本身(分(fen)別(bie)沿(yan)3個(ge)坐標軸(zhou)作(zuo)旋轉動(dong)(dong)作(zuo))，它確實是(shi)完整驅(qu)動(dong)(dong)的。

與直(zhi)升(sheng)機(ji)相比(bi)，四軸飛(fei)行(xing)器(qi)可以(yi)實現的飛(fei)行(xing)姿(zi)態(tai)較少，不(bu)過基本的前進、后退、平(ping)移(yi)等狀態(tai)都可以(yi)實現。但是(shi)四軸飛(fei)行(xing)器(qi)的機(ji)械結(jie)構遠遠比(bi)直(zhi)升(sheng)機(ji)簡單(dan)，維修和更換(huan)的開(kai)銷也非常小(xiao)，這讓四軸飛(fei)行(xing)器(qi)有了比(bi)直(zhi)升(sheng)機(ji)更大的應(ying)用優(you)勢。

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自動控制原理

為了保(bao)持飛(fei)行器(qi)的(de)(de)穩定飛(fei)行，在四(si)軸飛(fei)行器(qi)上(shang)裝有3個方向(xiang)的(de)(de)陀螺儀和(he)3 軸加(jia)速(su)度(du)(du)傳感器(qi)組成慣性導航模(mo)塊，可以計(ji)算出飛(fei)行器(qi)此時相對地面的(de)(de)姿態(tai)以及加(jia)速(su)度(du)(du)、角(jiao)速(su)度(du)(du)。飛(fei)行控(kong)制(zhi)器(qi)通過(guo)算法計(ji)算保(bao)持運動狀態(tai)時所需(xu)的(de)(de)旋轉力和(he)升力，通過(guo)電子調控(kong)器(qi)來(lai)保(bao)證電機(ji)輸(shu)出合適的(de)(de)力。

二、四軸飛行器的發展方向

四(si)(si)軸(zhou)(zhou)飛行(xing)器作(zuo)為時下(xia)最熱門的(de)(de)(de)一種(zhong)飛行(xing)器，已經越來越受到廣大科學愛好者和商(shang)業公司(si)的(de)(de)(de)關注，從amazon的(de)(de)(de)用四(si)(si)軸(zhou)(zhou)飛行(xing)器為客戶投遞包裹的(de)(de)(de)設想就可見一斑。可以說四(si)(si)軸(zhou)(zhou)飛行(xing)器未來的(de)(de)(de)應用前景十分廣闊。

這里(li)所說的(de)四(si)軸(zhou)飛行器(qi)不是(shi)單指(zhi)四(si)旋翼，是(shi)具有一個以上氣動(dong)旋轉(zhuan)軸(zhou)的(de)飛行器(qi)的(de)俗稱。

四軸飛行器(qi)未來發展方向主要(yao)有以下(xia)幾個方面：

一是可作為新概念交通工具

早在二戰時，載人(ren)四(si)軸的原(yuan)型(xing)機已(yi)經被設計出來，但(dan)因為(wei)控制技術(shu)還跟不(bu)上，飛行器因不(bu)穩定而無(wu)法投入(ru)實際應用。

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(an)(an)保設備的四(si)軸(zhou)飛行器將(jiang)廣泛應用在公安(an)(an)、消(xiao)防(fang)、家庭和(he)(he)單位安(an)(an)保領域，四(si)軸(zhou)將(jiang)成為極(ji)度智能、行動敏捷的電(dian)(dian)子(zi)警察、電(dian)(dian)子(zi)消(xiao)防(fang)員、電(dian)(dian)子(zi)保安(an)(an)、電(dian)(dian)子(zi)管家，也許在不久的將(jiang)來，你(ni)會(hui)因為有一個會(hui)飛的家庭照看機器人(ren)而感到無比的貼心和(he)(he)安(an)(an)全。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會上(shang)(shang)展示的四軸(zhou)飛行(xing)器搭(da)建(jian)(jian)建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)的視頻也許(xu)(xu)不(bu)少愛好者都看(kan)過，這(zhe)是(shi)相當(dang)有(you)前景的應用，比起3D打印一座房子，用一群微(wei)小(xiao)的四軸(zhou)飛行(xing)器來構建(jian)(jian)龐大的建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)更加切合實際和(he)靈活(huo)髙效(xiao)，也許(xu)(xu)有(you)一天你路過建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)工(gong)地(di)，看(kan)到頭(tou)頂(ding)上(shang)(shang)不(bu)是(shi)一群建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)工(gong)人在忙碌，而是(shi)一群嗡嗡作(zuo)(zuo)響的四軸(zhou)飛行(xing)器在井然有(you)序的工(gong)作(zuo)(zuo)，那個時候你可不(bu)要吃(chi)驚眼前看(kan)到的一切。