四旋翼無人機安裝與調(diào)試

盧輝生

摘要：四旋翼無人機技術近年來愈發(fā)成熟，廣泛應用于各個領域。本文分析了無人機的發(fā)展趨勢，無人機的基本構成與安裝調(diào)試方法。

關鍵詞：無人機;安裝;調(diào)試

四旋翼無人機是一種先進的多旋翼無人機，具有重量輕，速度快，飛行平穩(wěn)等特點。這種四旋翼無人機廣泛應用于影視航拍，電力巡線，航空測繪，農(nóng)業(yè)等領域，能夠為很多行業(yè)提供方便。

一、無人機發(fā)展趨勢

隨著科學技術的不斷進步，無人機技術也在不斷的發(fā)展，在很多的行業(yè)應用中用來取代傳統(tǒng)的工作方式，如在農(nóng)業(yè)植保、航拍錄像、軍事警用等多個方面均得到廣泛的應用。

農(nóng)業(yè)植保面的應用趨勢：植保無人機在未來將會得到廣泛的應用，可以執(zhí)行噴灑農(nóng)藥，施肥，植物狀況監(jiān)測等方面的工作，提升農(nóng)業(yè)林業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量與效率。無人機還可用于森林火災的監(jiān)測與預防。

生產(chǎn)生活方面的應用趨勢：四旋翼無人機在生產(chǎn)生活方面的利用會更加廣泛，比如道路交通安全中，可以對道路安全實施監(jiān)測，輔助道路交通安全執(zhí)法。無人機應用于物流運輸能夠提高運輸效率。

軍事領域的應用趨勢：無人機的發(fā)展趨于隱身化，在軍事探測，戰(zhàn)場偵察，軍事打擊等方面將會有更加廣泛的運用。

二、無人機總體結構

無人機的結構主要由機架，無刷電機，電子調(diào)速器，螺旋槳，電池，飛控部分等組成：

機架：機架是無人機的框架，將無人機的各個部分給組裝起來，構成一個整體。常見的機架型號有F330，F(xiàn)360等，其中330，360代表對角電機中心的距離。

無刷電機：無刷電機是無人機的動力核心，為無人機的飛行提供動力。無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。無刷電機具有噪音低，運轉順暢，壽命長，維護成本低等特點。

電子調(diào)速器：無人機的電調(diào)，全稱是電子調(diào)速器Electronic Speed Controler，英文縮寫ESC，分為有刷電調(diào)和無刷電調(diào)。電調(diào)接收啟動、停止、制動信號，以控制馬達的啟動、停止和制動;接收正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，使馬達產(chǎn)生連續(xù)轉矩。接收速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整馬達轉速。

螺旋槳：無人機的螺旋槳通過電機的轉動使其旋轉，為無人機提供飛行的動力。無人機的常見的幾個指標有：直徑，也就是兩個槳尖的距離。螺距：螺旋槳（槳葉剖面迎角為零時）旋轉一周在軸向移動的距離，螺距越大，提供的動力越足，飛行的速度越快，葉數(shù)：就是槳葉的個數(shù)。其常見材質(zhì)有塑料槳，木槳和碳纖維槳葉。

電池：電池是無人機的能源供應中心，能夠為無人機的飛行供能。

飛控部分：飛控主要有微控制器和IMU模塊組成。IMU：就是姿態(tài)傳感器，為加速度傳感器、高度傳感器，常用有MPU6050陀螺儀傳感器和氣壓傳感器，用來檢測無人機的實時姿態(tài)傳送給微控制器。微控制器：常用有stm32系列的MCU，通過讀取IMU姿態(tài)反饋進而控制電調(diào)來驅(qū)動電機。無線傳輸模塊：業(yè)界正常用PPM傳輸格式，簡單點講就是通過無線傳輸模塊給MCU下指令。

三、無人機安裝與調(diào)試步驟

1.支架安裝調(diào)試

在進行無人機安裝前，需要檢查無人機的各個零配件是否完好無損。如果有損壞的零件需要進行及時更換和維修。在進行安裝支架之前，需要對支架的結構有一定的了解，再進行安裝，這樣可以避免安裝過程中出現(xiàn)的錯誤，提高安裝的準確性與精度。

對機架進行安裝調(diào)試，檢查機架是否完好，然后將電池固定在支架底板上，注意正負極的接法要準確，避免后期再次調(diào)整。將腳架固定在機架下板上，GPS組件和飛機緩沖板安裝于機架上板上，GPS方向要保持與機頭方向一致，不能出錯。緊接著在上下板之間固定機臂。將電子調(diào)速器和電源模塊電源線焊接在電路板之上，要求在焊接的過程中需要將每一個焊點的焊接盡量做到完美，不能存在虛焊，短路等情況。焊接好之后需要對線路的連通性以及是否短路進行檢測，避免因為短路問題而損壞電機或者其他元件，造成損失。

2.電機與電調(diào)調(diào)試

電機安裝在四個機臂的末端，需要先安裝電機架，以固定電機，然后再進行電機的安裝。安裝電機的時候需要有一定的順序，不能夠隨意安裝，應當從右前方的電機開始安裝，然后逆時針依次安裝。而且在電機安裝過程中，要注意四個電機的旋轉方向不同，要著重區(qū)別。以左上角的一顆為基準，四枚電機的旋轉方向依次是逆時針，順時針，逆時針和順時針。有些電機在上沒有注明旋轉方向，需要多旋轉方向進行判斷，常用的判斷方法有兩種：第一種是電機上面有槳帽，如果順時針能把擰緊，則電機的旋轉方向為逆時針。第二種方式是直接將電機接入電壓比較小的電源，然后進行分析順時針還是逆時針。

在安裝好電動機之后，需要進行電調(diào)的安裝，電調(diào)直接與電機安裝在一起，注意接頭要連接好，而且順序不能打亂。

電機的測試主要有兩個方面，第一個是電機是否能夠正常運轉，第二個是電機的旋轉方向是否符合安裝規(guī)定。連接電源，打開遙控，輕推油門，檢查他們是否轉動。檢查旋轉方向是可以采用兩種方式，第一種是觀察法，從發(fā)動機的旋轉狀態(tài)上直接觀察;第二種是使用無人機控制系統(tǒng)的自動測試功能來判斷是否正確。

電子調(diào)速器需要進行校準。在進行校準時，需要斷開無人機的電源，將遙控器的油門加至最大，再把無人機的電源打開，聽到提示音之后，馬上斷開電源，然后再次接通電源，將油門調(diào)至最低，出現(xiàn)提示音之后，斷開電源，完成電動調(diào)速器的測試。

3.飛控安裝調(diào)試

安裝飛控時首先在飛行控制器上粘貼雙面膠，固定于緩沖板之上，在固定時尤其注意，箭頭要指向無人機的機頭方向。接收機的位置在飛控的一側，GPS的位置與接收機位置對稱。安裝之后，要將接口對應一一插好，注意插孔的插入順序，不能插錯或者插反。

飛控的調(diào)試需要對飛行控制器的指令進行測試。首先打開四旋翼無人機電源開關，然后輕輕推動油門，無人機緩慢升空，在低處對無人機的各項指令的運行情況進行一個調(diào)試。無人機常用的飛行模式有：自穩(wěn)，定點，定高，懸停，返航等操作。在測試時逐一進行操作，觀察無人機的動作是否與命令一致，有無偏差，若有偏差需要及時進行調(diào)整，然后再測試。需要注意的是，飛控的安裝與調(diào)試需要在低空中進行，避免飛行器測試中墜落損壞，造成經(jīng)濟損失。

四、小結

四旋翼無人機是近些年來逐漸發(fā)展的一種無人機，具有很多優(yōu)點，比如，高控制性，穩(wěn)定性，便捷性等。這些優(yōu)點會使得四旋翼無人機的應用更加廣泛。無人機未來會朝著續(xù)航能力更強，通訊能力更強，穩(wěn)定性更高，更加小巧的方向發(fā)展。四旋翼無人機的安裝過程比較復雜，需要細心的調(diào)試安裝。本文主要探究了無人機的發(fā)展趨勢，分析了四旋翼無人機的結構和安裝調(diào)試方法，為廣大無人機使用者安裝調(diào)試無人機提供一些更加全面的思路。

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