一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是(shi)一(yi)個(ge)(ge)在(zai)空間具有6個(ge)(ge)活(huo)動自(zi)(zi)由度(du)(分(fen)別沿3個(ge)(ge)坐標軸作平移和(he)旋轉動作)，但是(shi)只有4個(ge)(ge)控制自(zi)(zi)由度(du)(四個(ge)(ge)電機的轉速)的系(xi)(xi)統(tong)(tong)，因此被稱為(wei)欠驅(qu)(qu)動系(xi)(xi)統(tong)(tong)(只有當控制自(zi)(zi)由度(du)等于(yu)活(huo)動自(zi)(zi)由度(du)的時候(hou)才是(shi)完整(zheng)驅(qu)(qu)動系(xi)(xi)統(tong)(tong))。不過對于(yu)姿態控制本身(分(fen)別沿3個(ge)(ge)坐標軸作旋轉動作)，它確實是(shi)完整(zheng)驅(qu)(qu)動的。

與直升機(ji)(ji)相比(bi)(bi)，四(si)軸(zhou)(zhou)飛行(xing)器(qi)可以(yi)(yi)實現(xian)的飛行(xing)姿態較少，不過基本的前進、后退、平移(yi)等狀態都可以(yi)(yi)實現(xian)。但是四(si)軸(zhou)(zhou)飛行(xing)器(qi)的機(ji)(ji)械結(jie)構遠(yuan)遠(yuan)比(bi)(bi)直升機(ji)(ji)簡單(dan)，維修和(he)更換的開銷也非常小，這讓四(si)軸(zhou)(zhou)飛行(xing)器(qi)有了比(bi)(bi)直升機(ji)(ji)更大的應用優勢。

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自動控制原理

為了保持(chi)飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)的(de)穩定飛(fei)(fei)行(xing)，在四軸(zhou)(zhou)飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)上裝有3個方(fang)向的(de)陀螺(luo)儀(yi)和3 軸(zhou)(zhou)加(jia)速度(du)傳感(gan)器(qi)(qi)組成慣(guan)性導航(hang)模(mo)塊(kuai)，可以(yi)計(ji)算(suan)出(chu)飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)此時相對地面(mian)的(de)姿態以(yi)及加(jia)速度(du)、角(jiao)速度(du)。飛(fei)(fei)行(xing)控(kong)制器(qi)(qi)通過算(suan)法計(ji)算(suan)保持(chi)運動狀態時所需的(de)旋轉(zhuan)力(li)和升力(li)，通過電(dian)子(zi)調控(kong)器(qi)(qi)來保證(zheng)電(dian)機輸(shu)出(chu)合適的(de)力(li)。

二、四軸飛行器的發展方向

四軸飛行器(qi)作(zuo)為時下最熱門的(de)一(yi)種(zhong)飛行器(qi)，已經越來越受(shou)到廣大科(ke)學愛好(hao)者和商(shang)業公司(si)的(de)關注，從(cong)amazon的(de)用(yong)四軸飛行器(qi)為客戶投遞包裹(guo)的(de)設想就可(ke)見一(yi)斑(ban)。可(ke)以說四軸飛行器(qi)未來的(de)應用(yong)前景十分廣闊。

這里所說(shuo)的(de)四軸(zhou)飛行器(qi)不(bu)是單指四旋翼，是具有一個以上氣動旋轉軸(zhou)的(de)飛行器(qi)的(de)俗稱。

四軸(zhou)飛行器未(wei)來發(fa)展方向主要有以(yi)下幾(ji)個(ge)方面(mian)：

一是可作為新概念交通工具

早在二戰(zhan)時，載人四軸的原(yuan)型(xing)機已(yi)經被設計(ji)出(chu)來，但因為控制(zhi)技(ji)術還跟不上(shang)，飛行器因不穩(wen)定(ding)而(er)無(wu)法投入實(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(an)保設(she)備的四軸(zhou)飛行(xing)(xing)器將(jiang)(jiang)廣泛應用在公安(an)、消防(fang)、家(jia)庭和單位安(an)保領域，四軸(zhou)將(jiang)(jiang)成為極度智(zhi)能、行(xing)(xing)動敏(min)捷的電(dian)子(zi)警察、電(dian)子(zi)消防(fang)員、電(dian)子(zi)保安(an)、電(dian)子(zi)管家(jia)，也許(xu)在不久(jiu)的將(jiang)(jiang)來，你(ni)會因(yin)為有一個會飛的家(jia)庭照看機器人(ren)而感到無比的貼心和安(an)全。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會上展(zhan)示(shi)的(de)(de)四(si)軸飛(fei)行器搭建(jian)建(jian)筑(zhu)的(de)(de)視頻也許不少愛好者都看過，這(zhe)是(shi)相當(dang)有前景的(de)(de)應用，比(bi)起3D打(da)印一(yi)座房子，用一(yi)群微(wei)小的(de)(de)四(si)軸飛(fei)行器來構建(jian)龐大的(de)(de)建(jian)筑(zhu)更加(jia)切(qie)合實際(ji)和靈活髙效，也許有一(yi)天(tian)你路過建(jian)筑(zhu)工(gong)地，看到(dao)頭頂上不是(shi)一(yi)群建(jian)筑(zhu)工(gong)人在(zai)(zai)忙碌，而是(shi)一(yi)群嗡(weng)嗡(weng)作(zuo)響的(de)(de)四(si)軸飛(fei)行器在(zai)(zai)井然有序的(de)(de)工(gong)作(zuo)，那個時候你可不要吃驚眼(yan)前看到(dao)的(de)(de)一(yi)切(qie)。