一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是一個(ge)(ge)在空間具有(you)6個(ge)(ge)活動自(zi)(zi)由(you)度(du)(分別沿3個(ge)(ge)坐(zuo)標軸(zhou)作(zuo)平移和旋轉動作(zuo))，但(dan)是只有(you)4個(ge)(ge)控制自(zi)(zi)由(you)度(du)(四個(ge)(ge)電(dian)機的(de)(de)(de)轉速)的(de)(de)(de)系(xi)(xi)統，因此被(bei)稱為欠驅動系(xi)(xi)統(只有(you)當控制自(zi)(zi)由(you)度(du)等于活動自(zi)(zi)由(you)度(du)的(de)(de)(de)時(shi)候才是完整驅動系(xi)(xi)統)。不過(guo)對(dui)于姿態控制本(ben)身(分別沿3個(ge)(ge)坐(zuo)標軸(zhou)作(zuo)旋轉動作(zuo))，它確(que)實是完整驅動的(de)(de)(de)。

與直(zhi)升(sheng)機(ji)相比(bi)，四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器可(ke)以實現的飛(fei)行(xing)姿態(tai)(tai)較(jiao)少，不(bu)過基本的前進、后退、平移等(deng)狀態(tai)(tai)都可(ke)以實現。但是四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器的機(ji)械結構遠遠比(bi)直(zhi)升(sheng)機(ji)簡單，維修和(he)更換(huan)的開銷(xiao)也(ye)非常小，這讓四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器有(you)了比(bi)直(zhi)升(sheng)機(ji)更大的應用優(you)勢。

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自動控制原理

為了保持(chi)飛行器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)穩定飛行，在四軸飛行器(qi)(qi)(qi)(qi)上裝有(you)3個方向的(de)(de)(de)陀螺儀和(he)3 軸加速(su)度(du)傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)組成(cheng)慣性導航模(mo)塊(kuai)，可以(yi)計算(suan)出飛行器(qi)(qi)(qi)(qi)此(ci)時相對(dui)地面(mian)的(de)(de)(de)姿(zi)態以(yi)及(ji)加速(su)度(du)、角(jiao)速(su)度(du)。飛行控制器(qi)(qi)(qi)(qi)通(tong)過算(suan)法(fa)計算(suan)保持(chi)運動狀態時所需的(de)(de)(de)旋轉力和(he)升力，通(tong)過電(dian)子(zi)調(diao)控器(qi)(qi)(qi)(qi)來保證電(dian)機輸(shu)出合適的(de)(de)(de)力。

二、四軸飛行器的發展方向

四(si)軸飛行器(qi)作為時下最熱門的(de)(de)一種飛行器(qi)，已經越(yue)來(lai)越(yue)受到(dao)廣大科學(xue)愛(ai)好者和商(shang)業(ye)公司的(de)(de)關(guan)注，從amazon的(de)(de)用四(si)軸飛行器(qi)為客戶投(tou)遞包(bao)裹的(de)(de)設想就(jiu)可見一斑。可以說四(si)軸飛行器(qi)未來(lai)的(de)(de)應(ying)用前(qian)景(jing)十分廣闊(kuo)。

這里(li)所說的(de)四軸飛行器不是單指四旋(xuan)翼(yi)，是具有一(yi)個以上氣(qi)動旋(xuan)轉軸的(de)飛行器的(de)俗(su)稱。

四(si)軸飛行器(qi)未來發展方(fang)向(xiang)主(zhu)要有以下(xia)幾個方(fang)面(mian)：

一是可作為新概念交通工具

早在二戰時(shi)，載人四(si)軸的原型機已經被設計出來(lai)，但因(yin)為控制技術還跟不(bu)上(shang)，飛行(xing)器(qi)因(yin)不(bu)穩定(ding)而無法(fa)投(tou)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(ge)種安(an)保設備的(de)(de)四軸飛(fei)行(xing)器將廣(guang)泛應用在(zai)公安(an)、消防、家庭和(he)單位安(an)保領域，四軸將成(cheng)為極度智能、行(xing)動敏捷的(de)(de)電子(zi)警察、電子(zi)消防員、電子(zi)保安(an)、電子(zi)管(guan)家，也(ye)許在(zai)不久的(de)(de)將來，你(ni)會(hui)因為有一個會(hui)飛(fei)的(de)(de)家庭照看機器人而感(gan)到無比的(de)(de)貼心和(he)安(an)全。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會上展示的(de)(de)(de)四軸(zhou)飛行(xing)器(qi)搭(da)建(jian)建(jian)筑(zhu)的(de)(de)(de)視頻(pin)也(ye)許(xu)不(bu)少愛好者都看(kan)過(guo)，這(zhe)是相當有(you)前(qian)景的(de)(de)(de)應用(yong)，比起3D打印(yin)一座房子(zi)，用(yong)一群(qun)(qun)微小的(de)(de)(de)四軸(zhou)飛行(xing)器(qi)來構建(jian)龐(pang)大的(de)(de)(de)建(jian)筑(zhu)更(geng)加切合實際和靈活髙效，也(ye)許(xu)有(you)一天你路過(guo)建(jian)筑(zhu)工(gong)地，看(kan)到(dao)頭頂上不(bu)是一群(qun)(qun)建(jian)筑(zhu)工(gong)人(ren)在忙碌(liu)，而是一群(qun)(qun)嗡嗡作響(xiang)的(de)(de)(de)四軸(zhou)飛行(xing)器(qi)在井然有(you)序(xu)的(de)(de)(de)工(gong)作，那個時候你可不(bu)要吃驚眼(yan)前(qian)看(kan)到(dao)的(de)(de)(de)一切。