一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是(shi)一個(ge)在空間具有(you)6個(ge)活動(dong)自由(you)度(分別(bie)沿3個(ge)坐(zuo)(zuo)標(biao)軸作平移(yi)和旋轉(zhuan)動(dong)作)，但是(shi)只(zhi)有(you)4個(ge)控(kong)制(zhi)自由(you)度(四個(ge)電機的(de)轉(zhuan)速)的(de)系(xi)統(tong)，因此被稱(cheng)為欠驅動(dong)系(xi)統(tong)(只(zhi)有(you)當控(kong)制(zhi)自由(you)度等于活動(dong)自由(you)度的(de)時候才是(shi)完整(zheng)驅動(dong)系(xi)統(tong))。不(bu)過(guo)對(dui)于姿態(tai)控(kong)制(zhi)本身(分別(bie)沿3個(ge)坐(zuo)(zuo)標(biao)軸作旋轉(zhuan)動(dong)作)，它確實是(shi)完整(zheng)驅動(dong)的(de)。

與直(zhi)升(sheng)機相比(bi)，四(si)軸飛(fei)行器(qi)(qi)可(ke)以實現的飛(fei)行姿態較少，不(bu)過基本的前進、后退、平(ping)移等(deng)狀(zhuang)態都可(ke)以實現。但是(shi)四(si)軸飛(fei)行器(qi)(qi)的機械結構(gou)遠(yuan)遠(yuan)比(bi)直(zhi)升(sheng)機簡(jian)單，維修和更(geng)換的開銷(xiao)也非常小，這讓四(si)軸飛(fei)行器(qi)(qi)有了比(bi)直(zhi)升(sheng)機更(geng)大的應用(yong)優勢。

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自動控制原理

為了保(bao)持(chi)飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)的穩定(ding)飛(fei)(fei)行(xing)，在(zai)四(si)軸(zhou)飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)上裝有(you)3個方向的陀螺儀和(he)3 軸(zhou)加速(su)度(du)傳感器(qi)(qi)組成慣性導(dao)航模塊，可以計算出飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)此時相對地面(mian)的姿態以及(ji)加速(su)度(du)、角速(su)度(du)。飛(fei)(fei)行(xing)控制器(qi)(qi)通過(guo)算法計算保(bao)持(chi)運動狀(zhuang)態時所(suo)需的旋轉力和(he)升力，通過(guo)電子調控器(qi)(qi)來保(bao)證電機輸出合(he)適的力。

二、四軸飛行器的發展方向

四軸(zhou)飛行器(qi)作為(wei)時下最熱門的(de)一(yi)種飛行器(qi)，已經越來越受到(dao)廣(guang)大科學(xue)愛(ai)好者和商業公司(si)的(de)關注，從amazon的(de)用四軸(zhou)飛行器(qi)為(wei)客戶投遞包裹(guo)的(de)設想就可(ke)見一(yi)斑。可(ke)以說四軸(zhou)飛行器(qi)未來的(de)應用前景(jing)十分廣(guang)闊(kuo)。

這(zhe)里所說的四(si)軸(zhou)飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)不是單指四(si)旋翼，是具有一個以上氣(qi)動旋轉軸(zhou)的飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)的俗(su)稱。

四(si)軸飛行器未來發展方向主要有(you)以下(xia)幾個方面：

一是可作為新概念交通工具

早在二戰時，載人(ren)四軸的(de)原型(xing)機(ji)已經被設(she)計(ji)出來，但(dan)因(yin)為控(kong)制技術還跟不上，飛行器因(yin)不穩定而無(wu)法投入實際應用(yong)。

二是安保領域

隨著人工智能的不斷發展，配備高清攝像機、各種安保(bao)設備的(de)四軸(zhou)飛行器(qi)將廣泛(fan)應用在(zai)公(gong)安、消防(fang)、家(jia)庭(ting)(ting)和單位安保(bao)領(ling)域，四軸(zhou)將成為極(ji)度智(zhi)能、行動敏(min)捷的(de)電(dian)子警察、電(dian)子消防(fang)員(yuan)、電(dian)子保(bao)安、電(dian)子管家(jia)，也(ye)許在(zai)不(bu)久的(de)將來，你會因為有一個(ge)會飛的(de)家(jia)庭(ting)(ting)照看機器(qi)人(ren)而(er)感到無比的(de)貼(tie)心(xin)和安全。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會上展示(shi)的四軸(zhou)飛(fei)行器(qi)搭建(jian)建(jian)筑(zhu)的視頻(pin)也許(xu)不(bu)少(shao)愛(ai)好者都看過，這是相當有(you)(you)前景的應用，比起(qi)3D打印一(yi)座(zuo)房子，用一(yi)群(qun)微小(xiao)的四軸(zhou)飛(fei)行器(qi)來構建(jian)龐大的建(jian)筑(zhu)更加切合實際和靈活髙效，也許(xu)有(you)(you)一(yi)天你路(lu)過建(jian)筑(zhu)工(gong)地，看到頭(tou)頂(ding)上不(bu)是一(yi)群(qun)建(jian)筑(zhu)工(gong)人在忙碌，而(er)是一(yi)群(qun)嗡嗡作(zuo)響的四軸(zhou)飛(fei)行器(qi)在井然有(you)(you)序的工(gong)作(zuo)，那個時(shi)候你可不(bu)要吃驚眼(yan)前看到的一(yi)切。