一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是一個(ge)在空間具有(you)6個(ge)活動(dong)自由(you)(you)度(du)(du)(du)(分別沿3個(ge)坐(zuo)標(biao)軸作(zuo)平移和旋轉動(dong)作(zuo))，但(dan)是只有(you)4個(ge)控制自由(you)(you)度(du)(du)(du)(四(si)個(ge)電機(ji)的(de)轉速)的(de)系統(tong)，因(yin)此被(bei)稱為欠驅動(dong)系統(tong)(只有(you)當控制自由(you)(you)度(du)(du)(du)等于活動(dong)自由(you)(you)度(du)(du)(du)的(de)時(shi)候才是完整驅動(dong)系統(tong))。不過(guo)對于姿態控制本身(shen)(分別沿3個(ge)坐(zuo)標(biao)軸作(zuo)旋轉動(dong)作(zuo))，它確實是完整驅動(dong)的(de)。

與直升機相(xiang)比，四軸飛行(xing)器可(ke)以(yi)實現(xian)的飛行(xing)姿態較少(shao)，不(bu)過基本的前(qian)進(jin)、后退、平移等狀態都可(ke)以(yi)實現(xian)。但是四軸飛行(xing)器的機械結構遠遠比直升機簡單，維修(xiu)和更換的開銷也非(fei)常小，這讓四軸飛行(xing)器有了比直升機更大的應用(yong)優勢。

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自動控制原理

為了保持(chi)(chi)飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)的穩定飛(fei)(fei)(fei)行，在四軸飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)上(shang)裝有(you)3個方向的陀螺儀(yi)和3 軸加速(su)度傳感(gan)器(qi)組(zu)成慣性導航(hang)模(mo)塊，可以(yi)計(ji)(ji)算出(chu)飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)此(ci)時(shi)相對地面的姿(zi)態以(yi)及加速(su)度、角速(su)度。飛(fei)(fei)(fei)行控(kong)制(zhi)器(qi)通過(guo)算法計(ji)(ji)算保持(chi)(chi)運動狀態時(shi)所需的旋轉力和升(sheng)力，通過(guo)電子調控(kong)器(qi)來保證(zheng)電機輸(shu)出(chu)合適的力。

二、四軸飛行器的發展方向

四軸(zhou)飛(fei)行器作為時下最熱門(men)的一(yi)種(zhong)飛(fei)行器，已經越來越受到(dao)廣(guang)大科學愛好者和商業(ye)公司的關注，從amazon的用(yong)(yong)四軸(zhou)飛(fei)行器為客戶投(tou)遞(di)包裹的設(she)想就可見(jian)一(yi)斑。可以說四軸(zhou)飛(fei)行器未來的應用(yong)(yong)前景十分廣(guang)闊。

這(zhe)里所說的四軸(zhou)飛(fei)行(xing)器不是(shi)單指四旋(xuan)翼，是(shi)具有一(yi)個以上(shang)氣動(dong)旋(xuan)轉軸(zhou)的飛(fei)行(xing)器的俗(su)稱。

四軸(zhou)飛行(xing)器未來(lai)發展方向(xiang)主要有以下幾個方面：

一是可作為新概念交通工具

早在二戰時，載人(ren)四(si)軸的(de)原型機已(yi)經被設計出來，但(dan)因為控制(zhi)技術還跟不(bu)上，飛行器因不(bu)穩定而無(wu)法投(tou)入實(shi)際(ji)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(an)(an)保(bao)設備的(de)四軸(zhou)飛行器(qi)將(jiang)廣(guang)泛應用在公安(an)(an)、消防、家(jia)庭和(he)單(dan)位安(an)(an)保(bao)領域，四軸(zhou)將(jiang)成(cheng)為(wei)極度(du)智(zhi)能、行動敏捷(jie)的(de)電子(zi)警(jing)察(cha)、電子(zi)消防員、電子(zi)保(bao)安(an)(an)、電子(zi)管家(jia)，也許在不久(jiu)的(de)將(jiang)來(lai)，你會因為(wei)有一個(ge)會飛的(de)家(jia)庭照看機器(qi)人而(er)感到無比的(de)貼心(xin)和(he)安(an)(an)全(quan)。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大會上展示的四(si)軸飛(fei)行(xing)器搭建(jian)建(jian)筑的視(shi)頻也(ye)許不少愛好者都看過，這是相當(dang)有(you)前(qian)(qian)景的應用，比(bi)起3D打印一(yi)座房子(zi)，用一(yi)群微(wei)小的四(si)軸飛(fei)行(xing)器來構(gou)建(jian)龐大的建(jian)筑更(geng)加切合實際和靈活髙效(xiao)，也(ye)許有(you)一(yi)天你路過建(jian)筑工地，看到頭(tou)頂上不是一(yi)群建(jian)筑工人(ren)在忙(mang)碌，而是一(yi)群嗡嗡作響的四(si)軸飛(fei)行(xing)器在井然有(you)序的工作，那(nei)個時(shi)候你可不要(yao)吃驚(jing)眼前(qian)(qian)看到的一(yi)切。