四旋翼無人機安裝與調試

盧輝生

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

關鍵詞：無人機;安裝;調試

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，農業等領域，能夠為很多行業提供方便。

一、無人機發展趨勢

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

農業植保面的應用趨勢：植保無人機在未來將會得到廣泛的應用，可以執行噴灑農藥，施肥，植物狀況監測等方面的工作，提升農業林業生產的質量與效率。無人機還可用于森林火災的監測與預防。

生產生活方面的應用趨勢：四旋翼無人機在生產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測，輔助道路交通安全執法。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：無人機的發展趨于隱身化，在軍事探測，戰場偵察，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，F360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動器組成，是一種典型的機電一體化產品。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。

電子調速器：無人機的電調，全稱是電子調速器Electronic Speed Controler，英文縮寫ESC，分為有刷電調和無刷電調。電調接收啟動、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，使馬達產生連續轉矩。接收速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整馬達轉速。

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：就是槳葉的個數。其常見材質有塑料槳，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姿態反饋進而控制電調來驅動電機。無線傳輸模塊：業界正常用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、無人機安裝與調試步驟

1.支架安裝調試

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的錯誤，提高安裝的準確性與精度。

對機架進行安裝調試，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.電機與電調調試

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，需要進行電調的安裝，電調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，從發動機的旋轉狀態上直接觀察;第二種是使用無人機控制系統的自動測試功能來判斷是否正確。

電子調速器需要進行校準。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，將油門調至最低，出現提示音之后，斷開電源，完成電動調速器的測試。

3.飛控安裝調試

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試。無人機常用的飛行模式有：自穩，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整，然后再測試。需要注意的是，飛控的安裝與調試需要在低空中進行，避免飛行器測試中墜落損壞，造成經濟損失。

四、小結

四旋翼無人機是近些年來逐漸發展的一種無人機，具有很多優點，比如，高控制性，穩定性，便捷性等。這些優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航能力更強，通訊能力更強，穩定性更高，更加小巧的方向發展。四旋翼無人機的安裝過程比較復雜，需要細心的調試安裝。本文主要探究了無人機的發展趨勢，分析了四旋翼無人機的結構和安裝調試方法，為廣大無人機使用者安裝調試無人機提供一些更加全面的思路。

參考文獻：

[1]王賽賽.基于自抗擾控制的四旋翼無人機飛行控制研究[D].2019.

[2]齊曉慧，王洪軍.四旋翼無人機的自抗擾控制研究[J].測控技術，2014（5）：61-64.

[3]ZHU Jiayuan， YANG Zhong， XU Changliang，等. 四旋翼無人機自抗擾飛行控制器研究[J]. 應用科技， 2019， 046（001）：29-35，42.