一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是(shi)(shi)一個(ge)在空間(jian)具(ju)有6個(ge)活動(dong)自(zi)由度(分(fen)別沿3個(ge)坐(zuo)標軸作(zuo)(zuo)平移和旋轉動(dong)作(zuo)(zuo))，但是(shi)(shi)只有4個(ge)控制自(zi)由度(四個(ge)電機的(de)轉速)的(de)系統(tong)，因此被稱為欠驅(qu)(qu)動(dong)系統(tong)(只有當控制自(zi)由度等于(yu)活動(dong)自(zi)由度的(de)時(shi)候才是(shi)(shi)完(wan)整驅(qu)(qu)動(dong)系統(tong))。不過對于(yu)姿態控制本身(分(fen)別沿3個(ge)坐(zuo)標軸作(zuo)(zuo)旋轉動(dong)作(zuo)(zuo))，它確實是(shi)(shi)完(wan)整驅(qu)(qu)動(dong)的(de)。

與直升(sheng)機(ji)相(xiang)比(bi)(bi)，四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器可以實現(xian)的飛(fei)行(xing)姿態較(jiao)少，不過基本的前進、后退、平移等(deng)狀(zhuang)態都可以實現(xian)。但是(shi)四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器的機(ji)械結構遠遠比(bi)(bi)直升(sheng)機(ji)簡單，維(wei)修和更換的開銷也非常小，這(zhe)讓四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器有了比(bi)(bi)直升(sheng)機(ji)更大的應用優勢。

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自動控制原理

為了保持飛(fei)行器(qi)的穩(wen)定(ding)飛(fei)行，在四軸(zhou)飛(fei)行器(qi)上(shang)裝有(you)3個方(fang)向的陀螺儀和3 軸(zhou)加(jia)速(su)度(du)傳感器(qi)組成慣性導航模塊，可以計算(suan)出飛(fei)行器(qi)此時(shi)相對地面的姿態以及加(jia)速(su)度(du)、角速(su)度(du)。飛(fei)行控(kong)制器(qi)通(tong)過算(suan)法計算(suan)保持運動狀(zhuang)態時(shi)所需的旋轉力和升力，通(tong)過電(dian)子調控(kong)器(qi)來保證電(dian)機輸出合適(shi)的力。

二、四軸飛行器的發展方向

四(si)(si)軸(zhou)飛(fei)行器作為時下最熱門的(de)一(yi)種飛(fei)行器，已經越(yue)來越(yue)受(shou)到廣大科學(xue)愛好者和商(shang)業公(gong)司(si)的(de)關注，從(cong)amazon的(de)用四(si)(si)軸(zhou)飛(fei)行器為客戶投遞包裹(guo)的(de)設(she)想(xiang)就可見一(yi)斑。可以(yi)說(shuo)四(si)(si)軸(zhou)飛(fei)行器未來的(de)應用前景十分廣闊。

這里(li)所說的四(si)軸飛行器(qi)不是單指四(si)旋翼，是具有一個(ge)以上氣動(dong)旋轉軸的飛行器(qi)的俗稱。

四軸飛(fei)行(xing)器(qi)未來發展(zhan)方向主要有以下(xia)幾個(ge)方面：

一是可作為新概念交通工具

早在二(er)戰時，載人(ren)四軸的(de)原型機已經被(bei)設計出來，但(dan)因(yin)為控制技(ji)術還跟不上，飛行器(qi)因(yin)不穩(wen)定而無法投入實(shi)際(ji)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(bao)設備的四軸飛行(xing)器將(jiang)廣泛應(ying)用(yong)在(zai)公安(an)、消防、家(jia)庭和(he)單(dan)位安(an)保(bao)領域，四軸將(jiang)成為極(ji)度智能、行(xing)動敏捷的電子警察(cha)、電子消防員、電子保(bao)安(an)、電子管(guan)家(jia)，也許在(zai)不久的將(jiang)來，你會因(yin)為有一個會飛的家(jia)庭照看機器人而感到無比的貼(tie)心和(he)安(an)全(quan)。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會上(shang)(shang)展示的(de)四(si)軸飛行器(qi)搭建建筑的(de)視頻也許不少愛(ai)好者都(dou)看過(guo)，這是(shi)相當有(you)前景的(de)應用，比起(qi)3D打印一(yi)座房子，用一(yi)群(qun)微小的(de)四(si)軸飛行器(qi)來構建龐大的(de)建筑更加切合實(shi)際(ji)和靈活髙效，也許有(you)一(yi)天你路過(guo)建筑工地(di)，看到(dao)頭(tou)頂上(shang)(shang)不是(shi)一(yi)群(qun)建筑工人在忙碌，而是(shi)一(yi)群(qun)嗡嗡作響的(de)四(si)軸飛行器(qi)在井(jing)然有(you)序的(de)工作，那個時候你可不要吃驚眼前看到(dao)的(de)一(yi)切。