一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是(shi)(shi)(shi)一個(ge)在空(kong)間具有(you)6個(ge)活動(dong)自由度(du)(分(fen)別(bie)沿(yan)(yan)3個(ge)坐標(biao)軸作(zuo)平移(yi)和旋轉(zhuan)動(dong)作(zuo))，但是(shi)(shi)(shi)只(zhi)有(you)4個(ge)控(kong)制自由度(du)(四個(ge)電機的轉(zhuan)速)的系(xi)統(tong)，因此被稱(cheng)為欠驅動(dong)系(xi)統(tong)(只(zhi)有(you)當(dang)控(kong)制自由度(du)等于活動(dong)自由度(du)的時候才是(shi)(shi)(shi)完整驅動(dong)系(xi)統(tong))。不過(guo)對于姿態控(kong)制本(ben)身(分(fen)別(bie)沿(yan)(yan)3個(ge)坐標(biao)軸作(zuo)旋轉(zhuan)動(dong)作(zuo))，它(ta)確(que)實(shi)是(shi)(shi)(shi)完整驅動(dong)的。

與(yu)直升機相比，四(si)軸(zhou)飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)(qi)可以(yi)實(shi)現的(de)飛(fei)(fei)(fei)行姿態較少(shao)，不過(guo)基(ji)本(ben)的(de)前(qian)進、后退、平移(yi)等(deng)狀態都可以(yi)實(shi)現。但(dan)是四(si)軸(zhou)飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)(qi)的(de)機械結構遠遠比直升機簡單(dan)，維修和更(geng)換(huan)的(de)開銷也非常小，這讓四(si)軸(zhou)飛(fei)(fei)(fei)行器(qi)(qi)有了(le)比直升機更(geng)大的(de)應(ying)用(yong)優勢。

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自動控制原理

為了保(bao)持(chi)飛(fei)行器的(de)穩定飛(fei)行，在(zai)四(si)軸飛(fei)行器上裝有3個方(fang)向的(de)陀(tuo)螺儀和3 軸加速度傳感器組成慣性導航(hang)模塊，可以計算出(chu)飛(fei)行器此時相對地面的(de)姿態以及加速度、角(jiao)速度。飛(fei)行控制(zhi)器通過算法計算保(bao)持(chi)運動(dong)狀態時所需的(de)旋轉力和升力，通過電子調(diao)控器來保(bao)證電機輸出(chu)合適的(de)力。

二、四軸飛行器的發展方向

四軸飛行器作(zuo)為時下最熱門(men)的一種飛行器，已經越來越受到廣大科(ke)學愛好者(zhe)和商業(ye)公司的關注，從amazon的用四軸飛行器為客戶投遞包裹的設想就可見一斑。可以說(shuo)四軸飛行器未(wei)來的應用前景十分廣闊。

這里(li)所說(shuo)的四軸(zhou)飛行(xing)器不是(shi)單(dan)指(zhi)四旋(xuan)(xuan)翼，是(shi)具有一(yi)個以上(shang)氣動(dong)旋(xuan)(xuan)轉軸(zhou)的飛行(xing)器的俗稱。

四軸飛行器未來發展方向主(zhu)要有以下(xia)幾個方面：

一是可作為新概念交通工具

早在二戰(zhan)時，載人(ren)四(si)軸(zhou)的原型(xing)機已(yi)經被(bei)設計出(chu)來，但因為控制技(ji)術還跟不上，飛行器因不穩(wen)定而(er)無法投入實際應用。

二是安保領域

隨著人工智能的不斷發展，配備高清攝像機、各種安保設(she)備(bei)的四軸(zhou)(zhou)飛(fei)行器將廣(guang)泛應用在公安、消防、家(jia)庭(ting)(ting)和單位安保領域，四軸(zhou)(zhou)將成為極(ji)度智能、行動敏捷的電(dian)(dian)子(zi)警察(cha)、電(dian)(dian)子(zi)消防員、電(dian)(dian)子(zi)保安、電(dian)(dian)子(zi)管家(jia)，也許在不(bu)久的將來，你(ni)會(hui)因為有一個會(hui)飛(fei)的家(jia)庭(ting)(ting)照看機器人而感(gan)到無比的貼心(xin)和安全(quan)。

三是建筑領域及其它高危作業環境

TED大(da)會上展(zhan)示(shi)的(de)四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器(qi)搭建建筑(zhu)的(de)視頻也(ye)許(xu)(xu)不(bu)(bu)少愛好者都看過，這是(shi)(shi)相當有前景的(de)應用(yong)，比起(qi)3D打印(yin)一(yi)(yi)(yi)座房(fang)子，用(yong)一(yi)(yi)(yi)群(qun)微小的(de)四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器(qi)來構建龐(pang)大(da)的(de)建筑(zhu)更加(jia)切(qie)合實際(ji)和靈活(huo)髙效，也(ye)許(xu)(xu)有一(yi)(yi)(yi)天你(ni)路過建筑(zhu)工(gong)地，看到頭頂上不(bu)(bu)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)群(qun)建筑(zhu)工(gong)人在忙碌，而是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)群(qun)嗡(weng)嗡(weng)作響(xiang)的(de)四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)器(qi)在井然有序的(de)工(gong)作，那個時(shi)候你(ni)可不(bu)(bu)要吃驚眼前看到的(de)一(yi)(yi)(yi)切(qie)。