無人機(jī)項(xiàng)目化教程 課件 項(xiàng)目4 無人機(jī)的組裝

無人機(jī)項(xiàng)目化教程項(xiàng)目4無人機(jī)組裝無人機(jī)模擬操控雖然滿足了無人機(jī)初學(xué)者的感官體驗(yàn)，但是它又開始點(diǎn)燃無人機(jī)初學(xué)者想擁有一架屬于自己的DIY無人機(jī)的熱情，無人機(jī)初學(xué)者開始向無人機(jī)愛好者角色轉(zhuǎn)變。擁有一架專屬的DIY無人機(jī)是每一位無人機(jī)愛好者開啟無人機(jī)之旅的最初夢(mèng)想，那么組裝一架無人機(jī)要準(zhǔn)備哪些材料和工具呢？組裝流程又是怎么樣的呢？項(xiàng)目任務(wù)：對(duì)于無人機(jī)初學(xué)者來說，要完成項(xiàng)目?jī)?nèi)容需學(xué)習(xí)以下任務(wù)：項(xiàng)目描述：任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)組裝實(shí)踐任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機(jī)組裝環(huán)境項(xiàng)目4無人機(jī)組裝圖4-1四旋翼無人機(jī)的總體構(gòu)成圖任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)四旋翼無人機(jī)的總體構(gòu)成1四旋翼無人機(jī)的常見物理結(jié)構(gòu)形式有兩種：“十”字形結(jié)構(gòu)和“X”形結(jié)構(gòu)，如圖4-2所示。圖4-2“十”字形結(jié)構(gòu)和“X”形結(jié)構(gòu)無人機(jī)的物理結(jié)構(gòu)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)四旋翼無人機(jī)的物理結(jié)構(gòu)2機(jī)架最重要的一個(gè)參數(shù)就是自身的質(zhì)量，為了克服機(jī)身自重，機(jī)架需要設(shè)計(jì)得盡可能輕，常見的機(jī)身材料有塑料和碳纖維兩種。1）塑料機(jī)架塑料的密度較小，質(zhì)量較小，但強(qiáng)度和剛度不大，制作比較容易，塑料材質(zhì)的機(jī)架價(jià)格低廉，更適合普通無人機(jī)和航模愛好者，如圖4-3所示。圖4-3塑料機(jī)架任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)四旋翼無人機(jī)材質(zhì)22）碳纖維機(jī)架碳纖維的密度小、強(qiáng)度和剛度高，在無人機(jī)飛行過程中有減振效果，使飛行更加平穩(wěn)，是常見的無人機(jī)機(jī)架材料，但碳纖維的加工比較困難，價(jià)格比較高，一般適合商業(yè)級(jí)或工業(yè)級(jí)無人機(jī)，專業(yè)級(jí)飛手更喜歡碳纖維機(jī)架的無人機(jī)，如圖4-4所示。圖4-4碳纖維機(jī)架任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1）飛控板飛控板是四旋翼無人機(jī)的核心設(shè)備。目前，飛控板的主要品牌有PIX、NAZA（哪吒）、APM、零度、MWC、玉兔等，如圖4-5所示。因?yàn)樵诟?jìng)技比賽中，無人機(jī)多采用開源的PIX飛控板，所以本書采用PIX開源飛控板進(jìn)行講解。圖4-5不同品牌的飛控板任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)四旋翼無人機(jī)的重要部件42）電機(jī)電機(jī)是由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成的，在整個(gè)飛行系統(tǒng)中承擔(dān)著提供動(dòng)力的作用，相當(dāng)于無人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。常見的電機(jī)有無刷電機(jī)、有刷電機(jī)、無感無刷電機(jī)、有感無刷電機(jī)，目前，無人機(jī)多采用無刷電機(jī)。每個(gè)無刷電機(jī)的KV值，表示外加1V電壓對(duì)應(yīng)每分鐘空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。不同KV值的電機(jī)如圖4-6所示。圖4-6不同KV值的電機(jī)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)3）電調(diào)電調(diào)全稱電子調(diào)速器（ElectronicSpeedController，ESC）。在整個(gè)飛行系統(tǒng)中，電調(diào)主要通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)?，F(xiàn)在的航模電調(diào)品牌有很多，國(guó)外以美國(guó)的鳳凰最為出名，國(guó)內(nèi)主要品牌有好盈、中特威、新西達(dá)、飛盈佳樂、銀燕等，如圖4-7所示。圖4-7不同品牌的電調(diào)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)4）槳葉槳葉是通過自身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生多旋翼運(yùn)動(dòng)所需的力和力矩的部件，為飛行提供所需的動(dòng)能。按材質(zhì)分類，槳葉一般可分為尼龍槳、碳纖維槳和木槳等，常見的槳葉型號(hào)有8045MR、1045MR、1355MR等，如圖4-8所示。圖4-8常見的槳葉型號(hào)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)其中，“1045”表示直徑10英寸、螺距（螺旋槳每轉(zhuǎn)一圈前進(jìn)的距離）4.5英寸，前面2位代表槳葉的直徑，后面2位代表槳葉的螺距，MR表示標(biāo)準(zhǔn)槳，SF表示慢速槳。5）電池電池是無人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，為無人機(jī)提供電力來源。目前，在多旋翼無人機(jī)上一般采用普通鋰聚合物電池或者智能鋰聚合物電池等。常見的電池型號(hào)如圖4-9所示。C代表電池的放電能力，如1000mAh（毫安時(shí)）的電池，標(biāo)準(zhǔn)為5C，用5×1000mAh表示電池最大以5000mAh的電流強(qiáng)度放電。如果用低C值的電池大電流放電，那么電池會(huì)迅速損壞，甚至自燃。圖4-9常見的電池型號(hào)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)6）遙控器遙控器和接收機(jī)組成遙控系統(tǒng)，是無人機(jī)的終端控制設(shè)備，它和接收機(jī)可以組成遙控系統(tǒng)。常見的遙控器型號(hào)有樂迪AT9S、天地飛7、富斯FSi6S、富斯FSi6X，如圖4-10所示。圖4-10常見的遙控器型號(hào)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)7）機(jī)架機(jī)架是無人機(jī)的承載平臺(tái)，所有設(shè)備都是用機(jī)架承載起來飛上天空的，所以無人機(jī)機(jī)架的好壞，很大程度上決定了無人機(jī)好不好用。無人機(jī)初學(xué)者常用的機(jī)架型號(hào)有F330、F450、QAV250、F550等，如圖4-11所示。圖4-11各種型號(hào)的機(jī)架任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)“450”等數(shù)字表示四旋翼無人機(jī)的軸距，軸距是指機(jī)架對(duì)角電機(jī)中點(diǎn)間的距離，如圖4-12所示。圖4-12無人機(jī)軸距任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)序號(hào)硬件配件數(shù)量型號(hào)1機(jī)架1套（含上層板、下層板、機(jī)臂、腳架）F450機(jī)架2遙控器1套（含接收機(jī)）富斯FSi6遙控器、接收機(jī)3PPM編碼器與接收機(jī)1個(gè)4電源模塊1個(gè)Pix飛控專用電源模塊5飛控1套（含飛控1個(gè)，蜂鳴器1個(gè)，安全開關(guān)1個(gè)，電流計(jì)1個(gè)，內(nèi)存卡1張）Pixhawk2.4.86減振板1個(gè)Pix減振板表4-2四旋翼F450無人機(jī)組裝元器件清單任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機(jī)組裝環(huán)境梳理四旋翼無人機(jī)組裝元器件清單1序號(hào)硬件配件數(shù)量型號(hào)7電機(jī)4個(gè)（含香蕉頭、熱縮管）2812無刷電機(jī)（CW和CCW）8電調(diào)4個(gè)20A樂天電調(diào)9槳葉2對(duì)9450尼龍正槳、9450尼龍反槳10電池1塊4S3300mAH25CLI-PO電池11低電壓報(bào)警器1個(gè)12解鎖開關(guān)1個(gè)

13蜂鳴器1個(gè)任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機(jī)組裝環(huán)境圖4-13四旋翼F450無人機(jī)元器件實(shí)物圖任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機(jī)組裝環(huán)境準(zhǔn)備四旋翼F450無人機(jī)元器件實(shí)物2序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量實(shí)物圖1工具箱

1

2螺栓（固定電機(jī)）M3*88個(gè)3螺栓（固定上層板）M2.5*68個(gè)表4-3無人機(jī)工具和配件清單任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機(jī)組裝環(huán)境無人機(jī)工具和配件清單3序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量實(shí)物圖4螺栓（固定腳架）M2.5*88個(gè)M2.5*85內(nèi)六角扳手

1套

6電烙鐵

1個(gè)

73M膠貼

若干

任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機(jī)組裝環(huán)境序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量實(shí)物圖8尼龍?jiān)鷰?/p>

若干

9電池扎帶

1個(gè)

10松香

1盒

11焊錫絲

1卷任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機(jī)組裝環(huán)境1）將電調(diào)焊接在中心板（下層板）上從元器件中找出4個(gè)電調(diào)和1個(gè)中心板（下層板），將4個(gè)電調(diào)放置在下層板的4個(gè)角，使用電烙鐵、松香、焊錫絲等工具和輔材，將電調(diào)上的紅色線（正極）和黑色線（負(fù)極）分別焊接在中心板（下層板）的正極（+）和負(fù)極（-），如圖4-14所示。圖4-14焊接電調(diào)與中心板任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐焊接中心板12）將電源線焊在中心板（下層板）上從元器件中找出電源線，放置在中心板（下層板）電源區(qū)域，將電源線的紅色線（正極）和黑色線（負(fù)極）分別焊接在中心板上的正極（+）和負(fù)極（-），如圖4-15所示。圖4-15焊接電源線與中心板任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐從元器件中找出2個(gè)CW（順時(shí)針）電機(jī)、2個(gè)CCW（逆時(shí)針）電機(jī)、4個(gè)機(jī)臂、16顆M3×8螺栓和螺絲刀，將4個(gè)電機(jī)按照型號(hào)和編號(hào)順序分別安裝在機(jī)臂上。1）電機(jī)型號(hào)區(qū)分注意1號(hào)、2號(hào)電機(jī)為CCW（逆時(shí)針）電機(jī)，3號(hào)、4號(hào)電機(jī)為CW（順時(shí)針）電機(jī)，如圖4-16所示。機(jī)頭圖4-16無人機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)型示意圖任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐安裝電機(jī)和機(jī)臂2順時(shí)針電機(jī)和逆時(shí)針電機(jī)的區(qū)別：序號(hào)名稱特點(diǎn)圖片1順時(shí)針電機(jī)螺栓柱面頂端有向下凹點(diǎn)的電機(jī)為CW電機(jī)（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）

2逆時(shí)針電機(jī)螺栓柱面頂端為平面的電機(jī)為CCW電機(jī)（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）表4-4順時(shí)針電機(jī)與逆時(shí)針電機(jī)的區(qū)別任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐2）機(jī)臂顏色一般在購(gòu)買機(jī)架時(shí)都會(huì)配備機(jī)臂，機(jī)臂一般有2種顏色，每種顏色2個(gè)，常規(guī)的顏色主要是紅色、黑色和白色。本書采用的機(jī)臂顏色是紅色和黑色，為了在無人機(jī)飛行時(shí)能區(qū)分機(jī)頭和機(jī)尾，盡量把1號(hào)電機(jī)和3號(hào)電機(jī)裝在同種顏色的機(jī)臂上，如圖4-17所示。使用螺絲刀和M3×8螺栓將電機(jī)裝在機(jī)臂上。注意：電機(jī)線頭一定要朝著機(jī)臂方向。圖4-17機(jī)臂與電機(jī)任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐1）安裝腳架、中心板（下層板）從元器件中找出剛焊接好的下層板、安裝好電機(jī)的機(jī)臂、4個(gè)腳架、8個(gè)M2.5×8螺栓和螺絲刀，安裝腳架、中心板（下層板）。確定機(jī)頭方向，將電源線端放置在無人機(jī)機(jī)身右側(cè)，本書以黑色機(jī)臂為機(jī)頭方向，將裝有1號(hào)電機(jī)的黑色機(jī)臂和裝有3號(hào)電機(jī)的黑色機(jī)臂放置在上層板機(jī)頭位置，將裝有2號(hào)電機(jī)的紅色機(jī)臂和裝有4號(hào)電機(jī)的紅色機(jī)臂放置在下層板尾側(cè)，如圖4-18所示。圖4-18機(jī)臂的安裝位置任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐安裝中心板3將4個(gè)腳架放在下層板下面，用螺栓將機(jī)臂、下層板和腳架固定。為了線路整齊美觀，電調(diào)的電源線需從腳架中間穿過，如圖4-19所示。圖4-19電源線的走線任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐2）安裝中心板（上層板）從元器件中找出中心板（上層板）、16個(gè)M2.5×6螺栓和螺絲刀，將機(jī)臂安裝在上層板上，如圖4-20所示。圖4-20上層板安裝任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐1）安裝減振板從元器件中找出減振板套件，將上減振板和下減振板用膠貼連接，如圖4-21所示。圖4-21減振板安裝任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐安裝飛控22）飛控粘接減振板從元器件中找出飛控和3M膠貼，將3M膠貼裁剪成合適的大小，一面粘在飛控背面，另一面粘在減振板上，起到減振作用。注意飛控必須粘到減振板正中心位置，如圖4-22所示。圖4-22飛控粘接減振板任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐3）飛控粘接機(jī)架將3M膠貼裁剪成合適的大小，一面粘在減振板下面，另一面粘在中心板（上層板）正中心位置，注意飛控盒上的箭頭標(biāo)識(shí)必須與機(jī)頭方向一致，如圖4-23所示。圖4-23飛控粘接機(jī)架任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐1）將電調(diào)和飛控連接從元器件中找出4個(gè)電調(diào)，將1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)電調(diào)接線按順序依次插在飛控MAINOUT內(nèi)1、2、3、4接口，注意黑色線在最上面，白色線在最下面，黑色線為地線，白色線為信號(hào)線，如圖4-24所示。圖4-24電調(diào)與飛控連線任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐連接接線52）將接收機(jī)與PPM編碼器連接從元器件中找出1個(gè)接收機(jī)和1個(gè)PPM編碼器，PPM編碼器輸入端有10條線，其中黑色線為電源線負(fù)極（-）、紅色線為電源線正極（+）、白色線為信號(hào)線（S），將這3條線連接接收機(jī)第一通道（CH1），其余7條線均為信號(hào)線（S），將橙色線、黃色線、綠色線、藍(lán)色線、紫色線按順序依次對(duì)應(yīng)連接接收機(jī)的CH2、CH3、CH4、CH5、CH6通道，剩下的最后2條信號(hào)線在本書所述的操作中未使用，如圖4-25所示。圖4-25PPM解碼器與接收機(jī)連線圖任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐3）將PPM編碼器與飛控連接首先將接收機(jī)和PPM編碼器分別粘到中心板上，然后將PPM編碼器信號(hào)輸出端的黑色、紅色、白色3條線連接飛控的RCIN插口，注意黑色線連接飛控正面方向（朝上），白色線連接飛控背面方向（朝下），如圖4-26所示。圖4-26PPM編碼器與飛控連接圖任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐4）將開關(guān)按鈕、蜂鳴器與飛控連接從元器件中找出1個(gè)開關(guān)按鈕和1個(gè)蜂鳴器，將開關(guān)按鈕連接飛控的SWITCH插口，將蜂鳴器連接飛控的BUZZER插口，將電源模塊上的飛控電源線連接飛控的POWER插口，如圖4-27所示。圖4-27開關(guān)按鈕、蜂鳴器、電源線與飛控連接圖任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐從元器件中找出4個(gè)電調(diào)和若干扎帶，將4個(gè)電機(jī)的3條線和4個(gè)電調(diào)的3條線連接（此時(shí)無須區(qū)分順序，具體內(nèi)容會(huì)在項(xiàng)目5中介紹），用扎帶將線路、電調(diào)捆扎好，如圖4-28所示。圖4-28電調(diào)安裝捆扎圖任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐安裝電調(diào)6將機(jī)身上所有電線捋順、整理、捆綁，不能外露和亂翹，如圖4-29所示。圖4-29線路整理圖任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐整理、捆扎電線7安裝螺旋槳時(shí)，需要區(qū)分正反螺旋槳，一般情況下，螺旋槳的螺帽有兩種顏色，一種是黑色，另一種是白色。找出4個(gè)螺旋槳（正反各2個(gè)），CCW（逆時(shí)針）電機(jī)對(duì)應(yīng)白帽槳葉，CW（順時(shí)針）電機(jī)對(duì)應(yīng)黑帽槳葉，如圖4-30所示。圖4-30螺旋槳安裝圖