用光盘自制四轴飞行器 DIY遥控无人机小型航模制造方法

近两年无人机曾经从最后登场时的高端专业拍摄工具转型为数码爱好者的消费级日常数码产品。无人机曾经一步步的走下神坛，也离人们的生活越来越近。一提起无人机这个词，大家脑海中一定浮现出一堆高科技、高大尚的感觉，对没接触过无人机的小白来说，本人做一台无人机似乎根本不可想象。其实，一台基础无人机内的结构一点都不复杂，几大部件搞清楚，正确的衔接与组合，只需肯动动手，人人可以DIY一台本人的无人机。其实并不应该称其为无人机，由于一台功能完善的可以航拍图传的机器才能称其为无人机。我们下文所描画的飞行器只能称其为多轴飞行器，在各部件和功能完善后才可称其为“无人机”。

首先要对多轴飞行器有一个概念上的了解，多轴飞行器并不是单指我们市面上最常见的那种只要4个旋翼的飞行器，4旋翼飞行器为最简单的飞行器结构，还有6旋翼、8旋翼以及更多的旋翼结构。图中所示的3轴飞行器其实有6个旋翼，每一个轴上下两个正反桨。

结构方式
旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相反，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构方式如图 1.1所示。

留意上图中，四个螺旋桨的旋转方向：两个逆时针，两个顺时针。

四旋翼飞行器的电机 1和电机 3逆时针旋转的同时，电机 2和电机 4顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消，完成反扭矩。

此处解释一下：什么是“反扭矩”。

直升机飞行次要靠旅翼产生的拉力。当旋翼由发动机经过旋 转轴带动旋转时，旋翼给空气以作用力矩(或称扭矩)，空气 必然在同一工夫以大小相等、方向相反的反作用 力矩作用于旋翼(或称反扭矩)，从而再经过旋 翼将这一反作用力矩传递到直升机 机体上。假如不采取措施予以平衡，那么这个反作用力矩就会 使直升机逆旋翼转动方向旋转。如右图所示。

这也是为什么，单旋翼直升机，都有尾桨的缘由。

旋翼的规划方式

　　旋翼之所以会出不同的规划型式，次要是因平衡旋翼轴带动旋翼转动工作时，空气作用其上的反作用力矩所采取的方式不同而构成的。

　　 为了平衡这个来自空气的反作用力矩，有两种常见的办法，组合 构成了古代多种旋翼规划型式，见下图。

　　1．单旋翼带尾桨规划。空气对旋翼构成的反作用力矩，由尾桨产生的拉力(或推力) 相对于直升机机体重心构成的偏转力矩予以平衡如上图的a。这种方式目前运用较广 泛，虽然层桨工作需求耗费一部分功率，但构造上比较简单。

　　2．双旋翼式规划。由于在直升机上装有两副旋翼，可以是共轴式双旋翼，也可以是纵 列式双旋翼或者横列式双旋冀(含交叉双旋翼)，经过传动安装使两副旋翼彼此向相反方向 转动，那么，空气对其中一副旋冀的反作用力矩，正好为另一副旋翼的反作用力矩所平衡， 见图2．1—20中的b、 c、 d、 e。

所以我们的四旋翼无人机，就设计为两个逆时针转动，两个顺时针转动。完成反扭矩，防止机身转动。

四旋翼飞行姿态变化原理

四旋翼飞行器经过调理四个电机转速来改变旋翼转速，完成升力的变化，从而控制飞行器的姿态和地位。四旋翼飞行器是一种六自在度的垂直升降机，但只要四个输入力，同时却有六个形状输入，所以它又是一种欠驱动系统。

在上图中，电机 1和电机 3作逆时针旋转，电机 2和电机 4作顺时针旋转，规定沿 x轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。

（1）垂直运动：同时添加四个电机的输入功率，旋翼转速添加使得总的拉力增大，当总拉力足以克制零件的分量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输入功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，完成了沿 z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停形状。

（2）俯仰运动：在图（b）中，电机 1的转速上升，电机 3 的转速下降（改变量大小应相等），电机 2、电机 4 的转速保持不变。由于旋翼1 的升力上升，旋翼 3 的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕 y 轴旋转，同理，当电机 1 的转速下降，电机 3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，完成飞行器的俯仰运动。

（3）滚转运动：与图 b 的原理相反，在图 c 中，改变电机 2和电机 4的转速，保持电机1和电机 3的转速不变，则可使机身绕 x 轴旋转（正向和反向），完成飞行器的滚转运动。

（4）偏航运动：旋翼转动过程中由于空气阻力作用会构成与转动方向相反的反扭矩，为了克制反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相反。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相反时，四个旋翼产生的反扭矩互相平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相反时，不平衡的反扭矩会惹起四旋翼飞行器转动。在图 d中，当电机 1和电机 3 的转速上升，电机 2 和电机 4 的转速下降时，旋翼 1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕 z轴转动，完成飞行器的偏航运动，转向与电机 1、电机3的转向相反。

（5）前后运动：要想完成飞行器在程度面内前后、左右的运动，必须在程度面内对飞行器施加一定的力。在图 e中，添加电机 3转速，使拉力增大，相应减小电机 1转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩照旧要保持平衡。按图 b的实际，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生程度分量，因此可以完成飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。（在图 b 图 c中，飞行器在产生俯仰、翻腾运动的同时也会产生沿 x、y轴的程度运动。）

（6）倾向运动：在图 f 中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。

综合思索性价比、波动性、操控性，4轴飞行器是最合适初烧的小伙伴来折腾的。由于多一个旋翼就要多一个电机与电调，随之而来的耗电量添加，耗电量添加为了维持正常的滞空工夫就要加大电池容量，电池容量添加了电池的分量就添加了，分量添加电机所要输入的动力就要提升，动力输入提升耗电就又添加，这是一个困扰无人机业内的黑洞。各厂商都在寻觅一个更好的处理方案和平衡点。所以我们DIY的大多是4轴飞行器。

先简单了解一下无人机的基本组成部件吧。首先是无人机的大脑—飞控，飞控种类有很多种，其中笔者喜欢运用的是DJI的NAZA飞控，曾经都预设好的参数，只需简单的经过调参软件调整一些基础参数就能运用。而且波动性比较牢靠。还有一些廉价的开源飞控，各种参数都能调整，而且整个飞行程序都能本人DIY，这样的飞控不是普通小白可以驾驭的，要有弱小的专业知识才可以运用。飞控并不是直接指挥电机的，中间需求有电调来衔接，电调的作用为限制4个电机能准确执行飞控发出的指令，从而令电机输入适当的动力。其次，飞控还要衔接遥控接收器来接收遥控信号。最后整个系统还需求供电，基本的电源普通运用3S锂电池。

DJI的飞控还是比较牢靠的，运用起来也比较简单，假如有需求还可以添加GPS定位安装。普通的NAZA飞控价格比较亲民，但是GPS的价格是飞控的两倍。GPS是NAZA飞控的精髓所在，假如预算允许，还是建议带上GPS的好，会有更准确的悬停和波动的姿态控制，而且飞行形式也更多，可玩性更高一些。

除了大疆的飞控，我们还有哪些开源飞控可以运用：

Arduino飞控

APM飞控

PX4和PIXHAWK

Openpilot和Taulabs

Multiwiicopter

KK飞控

Paparazzi

基础的NAZA飞控所带的附件足够组建无人机时的所需了。有飞行形状指示灯、遥控接收器衔接线、调参数据线、供电模块、减震3M贴、飞控主机。

选择一个合适无人机大小的电机很重要，根据无人机负重需求选择电机功率的大小。普通电机阐明上都会标明功率和最合适的降落分量。

选择了电机的大小功率之后，就需求给电机配上一个合适其功率经过电流的电调。普通小四轴运用20A的电调足够应付日常飞行，稍大一些的需求挂载云台的无人机需求40A甚至更大电流的电调。不然一旦电流超过电调所承受的极限形成电调烧毁，最后损失的不单单是一个电调那么简单。炸机的损失不可估量。

电调即为电子调速器（Electronic Speed Control，ESC），有电子是不是就无机械呢？是的，很久之前早期的调速器是运用舵机控制可调电阻拨片来完成，此类称为机械调速器，现已加入历史舞台，就不再说了。
电调次要作用是根据给定的控制信号控制电机的转速，说一千道一万，就是一个调速器而已。

根据控制电机种类不同，可以分为有刷电调和无刷电调。当然随着无刷电机的大力发展，在相反功率下无刷电机的体积比有刷电机小很多以及无刷电机控制方案逐渐成熟和完善，使得无刷电调在市场上逐渐占据了主流。

对于我们搞电机控制的人来说，电机调速就那几种”套路”，况且这个还是无刷直流电机，从本质下去讲，还是属于直流电机。只不过将原来有刷直流电机的机械换向器，改成了如今的电子换相器。那么直流电机怎样调速？最常用的当然还是调电机的输入电压了。普通无刷直流电机的调速是也用PWM 波形来控制。

无刷电调输入端一样是2根线，正负极电源，无刷输入3根线。

无刷电机 KV 值定义为：转速/V，意思为输入电压每添加 1 伏特，无刷电机空转转速添加的转速值。比如说，标称值为 1000KV 的外转子无刷电机，在 11 伏的电压条件下，最大空载转速即为： 11× = 1000 11000 rpm（ rpm 的含义是：转/分钟）。

要说电调的核心技术：
1.PWM波形的产生（控制器的选择）
市场上单片机，DSP，ARM，等等处理器都可以完成，而这些处理器普通输入的PWM电压也就5V左右，其能量并不足以驱动无刷直流电机，所以必需要再接功率管来驱动无刷电机。功率管可以选择MOSFET（场效应管），也可以选 IGBT（绝缘栅双极晶体管）。这二者有啥优劣，请参看
《模拟电子技术基础(第4版)》。

2.驱动电路的设计（硬件设计）
电池电压监测电路，换相控制电路，电流检测电路，反电势过零检测电路，保护电路，

3.软件编程完成第2步

四个电调的衔接需求一块将其衔接的电路板，有公用的衔接电路板可以直接买来运用。有的机架上直接配有PBC沉金板，可以省去这块电路板，也更节省空间便于理线。

不同的遥控接收器与飞控的衔接方式不同，接收器的阐明书内会有详细的图文阐明，来指示怎样衔接配线。假如有后期需求控制云台的要求，需求选购一个通道比较多的遥控器和接收器。普通的6通道遥控器曾经可以满足四轴飞行器的遥控，但是需求控制云台的动作需求选购一个通道更多的遥控器，富斯与天地飞的遥控器都是比较不错的选择。

根据电机的功率和机身分量来选择一款合适的电源也很重要。普通的电源选购3S的锂电池就足够运用了，可以让无负重2133电机的四轴飞行器在空中停留20多分钟。

各部件之间的衔接需求运用香蕉头来衔接，香蕉头需求运用电烙铁将其焊在线材上。线材的选择也很重要，尽量在不更多的添加机身分量的状况下，添加一些线材的直径。太细的线材会影响电池的输入，3S锂电池大多为暴力输入电流，太细的线会严重发热。

运用DJI的NAZA飞控会有飞行形式指示灯，在电量到达预设的报警值时，指示灯会狂闪报警，正告操控者即便返航。没有单独指示灯的飞控需求在电池上加装一个报警安装，异样在到达预设电量值的时分，报警安装会发出报警提示。

几大部件正确的组合在一同，再优化一下机身外部的走线，这样，一个基础的四轴飞行器就组装完成了。当然，还不能直接降落，需求先测试一下飞行器各机动部分的工作状况，确保一切组装都是正确的。方法普通是抓住飞行器的底部，然后解锁启动，简单操作一下飞行器的各种动作，看飞行器能否按照指令做出动作，假如不正确继续调整，找出成绩。正确的化就可以衔接电脑调整参数了。

DJI的调参软件运用起来还是比较方便的，衔接好数据线后，一切的动态数据都是时时显示在调参界面上的。校正遥控器的摇杆、调整指令的灵敏度、飞控保持波动的灵敏度都可以根据本人的需求调整，飞控波动性的灵敏度需求多次的降落实验才能找到一个最合适的参数。不同机臂的长度、电机的功率，对于飞控的波动性都有影响，这个就要因机而异的调整了，后期需求好好下一番功夫的。

假如组装好了的无人机还是不敢畅快的飞行，对于本人的飞行技术没有决计，笔者建议先用玩具无人机来锻炼本人的飞行技术。在笔者成为一个老司机之前，是炸了有数的玩具飞机的。从大到小，玩具飞机在操作的时分是没有心思压力的，而且很锻炼飞行技术。

当真正的成为一枚老司机之后，你会感觉多轴飞行器的操作几乎简单得无聊。无非就是升降高度，然后平移的前后左右加上左右转向。觉得多轴飞行器无聊之后，可以应战更有难度的直升机玩一玩，电直可以玩出的花样动作几乎要比四轴飞行器多多了。而且操作有难度，更大的应战性，不过，电直更容易炸机。

讲到这里其实也不能让小白的小伙伴拿来配件就直接DIY无人机，记得笔者当时是在网上查了很久的材料，看了很多的教程，然后才末尾选购配件，在配件到手之后，组装了一个星期，才将飞行器的雏形弄出来。可是不断不能降落，研讨了不少的教程，弄明白了怎样调整电调、飞控、遥控器，一切一切配合好了，飞机终于飞起来那一刹那成就感油但是生。时期也由于配件的购买错误而不能正确适配。所以，小伙伴们，下手之前一定要沉思熟虑，思索到各个方面才好下手，不要像笔者一样，走了不少的弯路。后期一切玩明白之后，可以优化飞行器的分量分配、走线、规划等等。最后在这里预祝小伙伴们都能亲手DIY出本人的无人机。

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请回答一下，光盘怎样变成螺旋浆，最好能提供一实例！！！

全部核心技术就是开源飞控

那个设计软件叫什么

我以前看过相似的帖子，是说用光盘做中心支架，也就仅仅是支架的材料而已。如今的帖子真不用心哦。随意找到几个关键词就大做文章。

说好的光盘呢？

光盘呢？

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光盘哪里去了？

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