一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是(shi)(shi)一(yi)個在空間具有(you)6個活(huo)動自(zi)由度(du)(分別沿(yan)3個坐(zuo)標(biao)軸作(zuo)(zuo)平移和旋(xuan)轉動作(zuo)(zuo))，但是(shi)(shi)只有(you)4個控(kong)(kong)制自(zi)由度(du)(四(si)個電機的(de)轉速)的(de)系統(tong)，因(yin)此被稱為欠驅(qu)(qu)動系統(tong)(只有(you)當控(kong)(kong)制自(zi)由度(du)等于(yu)活(huo)動自(zi)由度(du)的(de)時候才(cai)是(shi)(shi)完(wan)整(zheng)驅(qu)(qu)動系統(tong))。不過對于(yu)姿態控(kong)(kong)制本身(分別沿(yan)3個坐(zuo)標(biao)軸作(zuo)(zuo)旋(xuan)轉動作(zuo)(zuo))，它確實是(shi)(shi)完(wan)整(zheng)驅(qu)(qu)動的(de)。

與直(zhi)升機相比，四軸飛(fei)行器可以實現的(de)(de)飛(fei)行姿態較(jiao)少，不過基本的(de)(de)前進、后(hou)退、平移等狀(zhuang)態都可以實現。但是四軸飛(fei)行器的(de)(de)機械結構遠遠比直(zhi)升機簡單，維(wei)修(xiu)和更換的(de)(de)開(kai)銷也(ye)非(fei)常小，這讓四軸飛(fei)行器有了(le)比直(zhi)升機更大的(de)(de)應用優勢。

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自動控制原理

為(wei)了保持飛行(xing)(xing)(xing)器(qi)的(de)(de)穩定飛行(xing)(xing)(xing)，在四軸(zhou)飛行(xing)(xing)(xing)器(qi)上裝有3個方向的(de)(de)陀螺儀(yi)和3 軸(zhou)加速度(du)傳感器(qi)組成慣(guan)性導航(hang)模塊，可(ke)以(yi)計(ji)算出(chu)飛行(xing)(xing)(xing)器(qi)此時相對地面(mian)的(de)(de)姿態以(yi)及加速度(du)、角速度(du)。飛行(xing)(xing)(xing)控制(zhi)器(qi)通過(guo)算法計(ji)算保持運動狀態時所需的(de)(de)旋轉(zhuan)力和升力，通過(guo)電子調控器(qi)來保證電機(ji)輸(shu)出(chu)合適的(de)(de)力。

二、四軸飛行器的發展方向

四(si)(si)軸(zhou)飛(fei)行器(qi)作為時(shi)下最熱門的(de)(de)一種(zhong)飛(fei)行器(qi)，已(yi)經越(yue)來越(yue)受到(dao)廣(guang)大(da)科學愛好(hao)者和商(shang)業公司的(de)(de)關注，從amazon的(de)(de)用四(si)(si)軸(zhou)飛(fei)行器(qi)為客(ke)戶投遞(di)包裹的(de)(de)設(she)想就可見一斑。可以說(shuo)四(si)(si)軸(zhou)飛(fei)行器(qi)未來的(de)(de)應用前景十分廣(guang)闊。

這里所(suo)說的(de)(de)四軸(zhou)飛(fei)行器不是(shi)(shi)單指四旋(xuan)翼，是(shi)(shi)具有(you)一個以上氣動旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)的(de)(de)飛(fei)行器的(de)(de)俗(su)稱。

四軸飛行器未來發展(zhan)方(fang)向主要有以下幾個(ge)方(fang)面：

一是可作為新概念交通工具

早(zao)在二(er)戰時，載人四軸的(de)原型機已經(jing)被(bei)設計出(chu)來，但(dan)因為控制技術還跟不上，飛行(xing)器因不穩定而無(wu)法投(tou)入實際應用。

二是安保領域

隨著人工智能的不斷發展，配備高清攝像機、各種安(an)(an)保(bao)設備(bei)的(de)四(si)軸飛行器(qi)將廣泛應用(yong)在公(gong)安(an)(an)、消(xiao)防、家(jia)庭(ting)和單位(wei)安(an)(an)保(bao)領域，四(si)軸將成為(wei)極度(du)智能、行動敏捷(jie)的(de)電子(zi)(zi)警察、電子(zi)(zi)消(xiao)防員(yuan)、電子(zi)(zi)保(bao)安(an)(an)、電子(zi)(zi)管家(jia)，也許在不久(jiu)的(de)將來，你(ni)會(hui)因為(wei)有一個(ge)會(hui)飛的(de)家(jia)庭(ting)照看機器(qi)人而(er)感到無比的(de)貼心和安(an)(an)全。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大(da)(da)會(hui)上展示的(de)(de)四軸(zhou)飛(fei)行(xing)器搭建建筑(zhu)(zhu)的(de)(de)視(shi)頻也許(xu)不少(shao)愛好者都看過(guo)(guo)，這(zhe)是(shi)相當有前景的(de)(de)應用，比起(qi)3D打(da)印(yin)一(yi)座房子，用一(yi)群(qun)微(wei)小的(de)(de)四軸(zhou)飛(fei)行(xing)器來(lai)構建龐(pang)大(da)(da)的(de)(de)建筑(zhu)(zhu)更(geng)加切合實際和靈活髙效，也許(xu)有一(yi)天(tian)你(ni)路過(guo)(guo)建筑(zhu)(zhu)工(gong)地，看到頭(tou)頂上不是(shi)一(yi)群(qun)建筑(zhu)(zhu)工(gong)人在忙碌(liu)，而(er)是(shi)一(yi)群(qun)嗡嗡作(zuo)響的(de)(de)四軸(zhou)飛(fei)行(xing)器在井然有序的(de)(de)工(gong)作(zuo)，那個(ge)時候你(ni)可不要吃驚眼(yan)前看到的(de)(de)一(yi)切。