一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是一個(ge)在空(kong)間具有(you)6個(ge)活動(dong)自由度(du)(du)(分(fen)別(bie)(bie)沿3個(ge)坐(zuo)標軸(zhou)作(zuo)平移和(he)旋(xuan)轉動(dong)作(zuo))，但(dan)是只有(you)4個(ge)控(kong)制(zhi)自由度(du)(du)(四個(ge)電機的(de)轉速)的(de)系統(tong)，因此(ci)被稱為欠驅(qu)動(dong)系統(tong)(只有(you)當(dang)控(kong)制(zhi)自由度(du)(du)等于活動(dong)自由度(du)(du)的(de)時候才是完整驅(qu)動(dong)系統(tong))。不過對于姿態控(kong)制(zhi)本身(shen)(分(fen)別(bie)(bie)沿3個(ge)坐(zuo)標軸(zhou)作(zuo)旋(xuan)轉動(dong)作(zuo))，它確(que)實是完整驅(qu)動(dong)的(de)。

與直升(sheng)機(ji)相比(bi)，四(si)軸飛(fei)行器可以(yi)實現的飛(fei)行姿(zi)態較少，不過基本的前進、后(hou)退、平移等狀態都(dou)可以(yi)實現。但是四(si)軸飛(fei)行器的機(ji)械結(jie)構遠遠比(bi)直升(sheng)機(ji)簡單，維修(xiu)和更(geng)換的開(kai)銷也非常小，這讓四(si)軸飛(fei)行器有(you)了比(bi)直升(sheng)機(ji)更(geng)大(da)的應用優(you)勢。

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自動控制原理

為了保(bao)持飛(fei)行(xing)器的穩定飛(fei)行(xing)，在四軸飛(fei)行(xing)器上裝有3個方向(xiang)的陀螺儀和3 軸加(jia)速度(du)(du)傳(chuan)感(gan)器組成(cheng)慣性導(dao)航模塊，可以計算(suan)出(chu)飛(fei)行(xing)器此時(shi)相對地面的姿態以及(ji)加(jia)速度(du)(du)、角速度(du)(du)。飛(fei)行(xing)控制器通(tong)過(guo)算(suan)法(fa)計算(suan)保(bao)持運動狀態時(shi)所需的旋轉(zhuan)力(li)和升力(li)，通(tong)過(guo)電子調控器來保(bao)證電機輸出(chu)合適的力(li)。

二、四軸飛行器的發展方向

四軸飛行(xing)器作為(wei)時(shi)下(xia)最熱(re)門的一(yi)種飛行(xing)器，已(yi)經越來越受到廣大科學(xue)愛好者和(he)商業公司(si)的關注，從amazon的用四軸飛行(xing)器為(wei)客戶投遞包(bao)裹(guo)的設想就可(ke)見一(yi)斑。可(ke)以說(shuo)四軸飛行(xing)器未來的應(ying)用前景十分廣闊(kuo)。

這(zhe)里(li)所說的(de)四(si)軸飛行器不是單指(zhi)四(si)旋(xuan)翼，是具有(you)一個(ge)以上氣動(dong)旋(xuan)轉(zhuan)軸的(de)飛行器的(de)俗稱。

四軸飛(fei)行器未來(lai)發展方(fang)向主要有(you)以下幾個方(fang)面(mian)：

一是可作為新概念交通工具

早在(zai)二戰時(shi)，載人(ren)四軸的(de)原型機已經被設計(ji)出來(lai)，但(dan)因為控制技(ji)術還跟不上，飛行器因不穩定(ding)而無法投入(ru)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)保設備的(de)(de)四(si)軸飛(fei)行(xing)器(qi)將廣泛應(ying)用(yong)在(zai)公安(an)、消(xiao)防、家(jia)庭(ting)和(he)單位安(an)保領域(yu)，四(si)軸將成為(wei)極度智能、行(xing)動敏捷的(de)(de)電子警察、電子消(xiao)防員、電子保安(an)、電子管家(jia)，也許在(zai)不久的(de)(de)將來，你(ni)會(hui)因為(wei)有(you)一個會(hui)飛(fei)的(de)(de)家(jia)庭(ting)照看(kan)機器(qi)人而感到無(wu)比的(de)(de)貼(tie)心(xin)和(he)安(an)全。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會(hui)上展示(shi)的(de)四軸飛(fei)行(xing)(xing)器(qi)搭建建筑(zhu)的(de)視(shi)頻也許不(bu)少愛好者都看過，這是相(xiang)當有前(qian)景的(de)應用，比起(qi)3D打印一(yi)(yi)座房子，用一(yi)(yi)群微小(xiao)的(de)四軸飛(fei)行(xing)(xing)器(qi)來構建龐(pang)大的(de)建筑(zhu)更加切合實際和靈活髙效，也許有一(yi)(yi)天你路(lu)過建筑(zhu)工地，看到頭(tou)頂上不(bu)是一(yi)(yi)群建筑(zhu)工人在忙碌，而是一(yi)(yi)群嗡(weng)嗡(weng)作響的(de)四軸飛(fei)行(xing)(xing)器(qi)在井然有序(xu)的(de)工作，那個時候你可不(bu)要吃驚眼(yan)前(qian)看到的(de)一(yi)(yi)切。