一、四軸飛行器的結(jié)構(gòu)原理

四軸飛行器是一個(gè)在空間具有6個(gè)活動(dòng)自由度(分別沿3個(gè)坐標(biāo)軸作平移和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作)，但是只有4個(gè)控制自由度(四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速)的系統(tǒng)，因此被稱為欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(只有當(dāng)控制自由度等于活動(dòng)自由度的時(shí)候才是完整驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))。不過對(duì)于姿態(tài)控制本身(分別沿3個(gè)坐標(biāo)軸作旋轉(zhuǎn)動(dòng)作)，它確實(shí)是完整驅(qū)動(dòng)的。

與直升機(jī)相比，四軸飛行器可以實(shí)現(xiàn)的飛行姿態(tài)較少，不過基本的前進(jìn)、后退、平移等狀態(tài)都可以實(shí)現(xiàn)。但是四軸飛行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比直升機(jī)簡(jiǎn)單，維修和更換的開銷也非常小，這讓四軸飛行器有了比直升機(jī)更大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

自動(dòng)控制原理

為了保持飛行器的穩(wěn)定飛行，在四軸飛行器上裝有3個(gè)方向的陀螺儀和3 軸加速度傳感器組成慣性導(dǎo)航模塊，可以計(jì)算出飛行器此時(shí)相對(duì)地面的姿態(tài)以及加速度、角速度。飛行控制器通過算法計(jì)算保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)所需的旋轉(zhuǎn)力和升力，通過電子調(diào)控器來(lái)保證電機(jī)輸出合適的力。

二、四軸飛行器的發(fā)展方向

四軸飛行器作為時(shí)下最熱門的一種飛行器，已經(jīng)越來(lái)越受到廣大科學(xué)愛好者和商業(yè)公司的關(guān)注，從amazon的用四軸飛行器為客戶投遞包裹的設(shè)想就可見一斑?？梢哉f(shuō)四軸飛行器未來(lái)的應(yīng)用前景十分廣闊。

這里所說(shuō)的四軸飛行器不是單指四旋翼，是具有一個(gè)以上氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的飛行器的俗稱。

四軸飛行器未來(lái)發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：

一是可作為新概念交通工具

早在二戰(zhàn)時(shí)，載人四軸的原型機(jī)已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來(lái)，但因?yàn)榭刂萍夹g(shù)還跟不上，飛行器因不穩(wěn)定而無(wú)法投入實(shí)際應(yīng)用。

二是安保領(lǐng)域

隨著人工智能的不斷發(fā)展，配備高清攝像機(jī)、各種安保設(shè)備的四軸飛行器將廣泛應(yīng)用在公安、消防、家庭和單位安保領(lǐng)域，四軸將成為極度智能、行動(dòng)敏捷的電子警察、電子消防員、電子保安、電子管家，也許在不久的將來(lái)，你會(huì)因?yàn)橛幸粋€(gè)會(huì)飛的家庭照看機(jī)器人而感到無(wú)比的貼心和安全。

三是建筑領(lǐng)域及其它高危作業(yè)環(huán)境

TED大會(huì)上展示的四軸飛行器搭建建筑的視頻也許不少愛好者都看過，這是相當(dāng)有前景的應(yīng)用，比起3D打印一座房子，用一群微小的四軸飛行器來(lái)構(gòu)建龐大的建筑更加切合實(shí)際和靈活髙效，也許有一天你路過建筑工地，看到頭頂上不是一群建筑工人在忙碌，而是一群嗡嗡作響的四軸飛行器在井然有序的工作，那個(gè)時(shí)候你可不要吃驚眼前看到的一切。