《無人機項目化教程》項目4-無人機的組裝

項目4-無人機組裝一無人機項目化教程無人機模擬操控雖然滿足了無人機初學者的感官體驗，但是它又開始點燃無人機初學者想動手組裝無人機的熱情，無人機初學者開始向無人機愛好者角色轉(zhuǎn)變。擁有一架專屬的

DIY

無人機是每一位無人機愛好者開啟無人機之旅的最初夢想，那么組裝一架無人機要準

備哪些材料和工具呢?組裝流程又是怎么樣的呢?項目4無人機組裝項目描述：項目任務(wù)：對于無人機初學者來說，要完成項目內(nèi)容需學習以下任務(wù)：任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識任務(wù)4.3四旋翼無人機組裝實踐

四旋翼無人機的總體構(gòu)成機架機身機臂起落架指揮控制系統(tǒng)動力系統(tǒng)電機電調(diào)

電池槳葉GPS模塊遙控接收機遙控器

飛控

數(shù)傳電臺

地面站圖4-1四旋翼無人機的總體構(gòu)成圖任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識

四旋翼無人機的物理結(jié)構(gòu)四旋翼無人機的常見物理結(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)無人機的物理結(jié)構(gòu)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識

四旋翼無人機材質(zhì)機架最重要的一個參數(shù)就是自身的質(zhì)量，為了克服機身自重，機架需要設(shè)計得盡可能輕，常見的機身材料有塑料和碳纖維兩種。1)塑料機架塑料的密度較小，質(zhì)量較小，但強度和剛度

不大，制作比較容易，塑料材質(zhì)的機架價格低

廉，更適合普通無人機和航模愛好者，如圖4-3

所示。圖4-3塑料機架2)碳纖維機架碳纖維的密度小、強度和剛度高，在無

人機飛行過程中有減振效果，使飛行更加平

穩(wěn)，是常見的無人機機架材料，但碳纖維的

加工比較困難，價格比較高，

一般適合商業(yè)級或工業(yè)級無人機，專業(yè)級飛手更喜歡碳纖

維機架的無人機，如圖4-4所示。任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識圖4-4碳纖維機架

四旋翼無人機的重要部件1

)

飛

控

板飛控板是四旋翼無人機的核心設(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。因為在競技比賽中，無人機多采用開源的PIX飛

控板，所以本書采用PIX開源飛控板進行講解。零度飛控板A

P

M

飛

控

板PIX飛控板NAZA飛

控板任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識圖4-5不同品牌的飛控板2)電機電機是由電動機主體和驅(qū)動器組成的，在整

個飛行系統(tǒng)中承擔著提供動力的作用，相當于

無人機的發(fā)動機。常見的電機有無刷電機、有

刷電機、無感無刷電機、有感無刷電機，目前，

無人機多采用無刷電機。每個無刷電機的KV

值，表示外加1V電壓對

應(yīng)每分鐘空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。不同KV值的電機如圖4-

6所示。1400KV電機800KV電機980KV電機2400KV電機任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識圖4-6不同KV值的電機3

)

電

調(diào)電調(diào)全稱電子調(diào)速器(ElectronicSpeed

Controller

,ESC)。在整個飛行系統(tǒng)中，電

調(diào)主要通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的電流來控制電機

轉(zhuǎn)速，從而控制無人機的飛行姿態(tài)?，F(xiàn)在的航模電調(diào)品牌有很多，國外以美國

的鳳凰最為出名，國內(nèi)主要品牌有好盈、中

特威、新西達、飛盈佳樂、銀燕等，如圖4-7

所示。好盈電調(diào)中特威電調(diào)新西達電調(diào)飛盈佳樂電調(diào)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識圖4-7不同品牌的電調(diào)4)槳葉槳葉是通過自身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生多旋翼運動所需的

力和力矩的部件，為飛行提供所需的動能。按材質(zhì)分類，槳葉一般可分為尼龍槳、碳纖

維槳和木槳等，常見的槳葉型號有8045MR、1045MR

、1355MR

等，如圖4-8所示。任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識型

號

參

數(shù)

長度為螺旋槳長度型號：8045MR長度：8英寸(203mm)螺距：4.5英寸型號：9045MR長度：9英寸(230mm)螺距：4.5英寸型號：1045MR長度：10英寸(254mm)螺距：4.5英寸型號：1055MR長度：10英寸(254mm)螺距：5.5英寸型號：1145MR長度：11英寸(280mm)螺距：4.5英寸型號：1245MR長度：12英寸(305mm)螺距：4.5英寸型號：1355MR長度：13英寸(331mm)螺距：4.5英寸型號：1045SF長度：10英寸(254mm)螺距：4.5英寸其中，“1045”表示直徑10英寸、螺距(螺旋槳每轉(zhuǎn)一圈前進的距離)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

表示標準槳，SF

表示慢速槳。圖4-8常見的槳葉型號5)電池電池是無人機的動力系統(tǒng)，為無人機提供

電力來源。目前，在多旋翼無人機上一般采用普通鋰聚合物電池或者智能鋰聚合物電池等。

常見的電池型號如圖4-9所示。C代表電池的放電能力，如1000mAh

(毫

安時)的電池，標準為5C,用5×1000mAh表示電池最大以5000mAh的電流強度放電。如果用低C值的電池大電流放電，那么電

池會迅速損壞，甚至自燃。3300mAh

25C3S5300mAh

30C

4S2200mAh

30C

3S5300mAh

30C

3S任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識圖4-9常見的電池型號6)遙控器遙控器和接收機組成遙控系統(tǒng)，是無人機

的終端控制設(shè)備，它和接收機可以組成遙控

系統(tǒng)。常見的遙控器型號有樂迪AT9S

、天地飛7、

富斯FSi6S、富斯FSi6X,

如圖4-10所示。樂迪AT9S天地飛7富斯FSi6S富斯FSi6X任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識圖4-10常見的遙控器型號7)機架機架是無人機的承載平臺，所有設(shè)備都是用

機架承載起來飛上天空的，所以無人機機架的好

壞，很大程度上決定了無人機好不好用。無人機初學者常用的機架型號有F330、F450、

QAV250、F550等，如圖4-11所示。F330F450QAV250F550任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識圖4-11各種型號的機架任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機基礎(chǔ)知識“450”等數(shù)字表示四旋翼無人機的軸距，軸距是指機架對角電機中點間的距離，圖4-12無人機軸距如圖4-12所示。序號硬件配件數(shù)量型號1機架1套(含上層板、下層板、機臂、腳架

)F450機架2遙控器1套(含接收機)富斯FSi6遙控器、接收機3PPM編碼器與接收機1個4電源模塊1個Pix飛控專用電源模塊5飛控1套(含飛控1個，蜂鳴器1個，安全

開關(guān)1個，電流計1個，內(nèi)存卡1張)Pixhawk2.4.86減振板1個Pix減振板任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境

梳理四旋翼無人機組裝元器件清單表4-2四旋翼F450

無人機組裝元器件清單序號硬件配件數(shù)量型號7電機4個(含香蕉頭、熱縮管

)2812無刷電機(CW和CCW)8電調(diào)4個20A樂天電調(diào)9槳葉2對9450尼龍正槳、9450尼龍反槳10電池1塊4S3300mAH

25C

LI-PO電池11低電壓報警器1個12解鎖開關(guān)1個13蜂鳴器1個任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境機架遙控器PPM編碼與接收機電源模塊飛控電機電調(diào)槳葉電池低電壓報警器

任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境

準備四旋翼F450無人機元器件實物圖4-

13四旋翼F450

無人機元器件實物圖序號名稱型號數(shù)量實物圖1工具箱12螺栓(固定電機)M3*88個3螺栓(固定上層板)M2.5*68個任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境

無人機工具和配件清單表4-3無人機工具和配件清單序號名稱型號數(shù)量實物圖4螺栓(固定腳架)M2.5*88個5內(nèi)六角扳手1套6電烙鐵1個73M膠貼若干任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境序號名稱型號數(shù)量實物圖8尼龍扎帶若干9電池扎帶1個10松香1盒11焊錫絲1卷任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境

焊接中心板1)將電調(diào)焊接在中心板(下層板)上從元器件中找出4個電調(diào)和1個中心板

(下層板),將4個電調(diào)放置在下層板的4

個角，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(負極)分別焊接在中心板(下層板)

的正極(+)和負極(-),如圖4-

14所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-14焊接電調(diào)與中心板2)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(負極)分別焊接在中心

板上的正極(+)和負極(

-

),如圖4

-

15所

示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-15焊接電源線與中心板

安裝電機和機臂從元器件中找出2個CW(

順時

針

)電

機、2個CCW(逆時針)電機、4個機臂、

16顆M3×8螺栓和螺絲刀，將4個電機按照

型號和編號順序分別安裝在機臂上。1)電機型號區(qū)分注意1號、2號電機為CCW

(

逆

時

針

)

電機，3號、4號電機為CW

(順時針)電機，

如圖4-16所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-16無人機電機轉(zhuǎn)型示意圖序號名稱特點圖片1順時針電機螺栓柱面頂端有向下凹點的電機

為CW電機(順時針旋轉(zhuǎn))2逆時針電機螺栓柱面頂端為平面的電機為

CCW電機(逆時針旋轉(zhuǎn))任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐順時針電機和逆時針電機的區(qū)別：表4-4順時針電機與逆時針電機的區(qū)別2

)

機

臂

顏

色一般在購買機架時都會配備機臂，機臂一般

有2種顏色，每種顏色2個，常規(guī)的顏色主要是

紅色、黑色和白色。本書采用的機臂顏色是紅色

和黑色，為了在無人機飛行時能區(qū)分機頭和機尾，

盡量把1號電機和3號電機裝在同種顏色的機臂

上，如圖4-17所示。使用螺絲刀和M3×8螺栓將電機裝在機臂上。

注意：電機線頭一定要朝著機臂方向。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-17機臂與電機

安裝中心板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

好電機的機臂、4個腳架、8個M2.5×8

螺栓和

螺絲刀，安裝腳架、中心板(下層板)。確定

機頭方向，將電源線端放置在無人機機身右側(cè)，

本書以黑色機臂為機頭方向，將裝有1號電機

的黑色機臂和裝有3號電機的黑色機臂放置在

上層板機頭位置，將裝有2號電機的紅色機臂和裝有4號電機的紅色機臂放置在下層板尾側(cè)，

如圖4-

18所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐3號電機2號電機1號電機4號電機機頭機尾圖4-18機臂的安裝位置將4個腳架放在下層板下面，用螺栓將機臂、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。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-19電源線的走線2)安裝中心板(上層板)從元器件中找出中心板(上層板)、

16個M2.5×6螺栓和螺絲刀，將機臂安裝

在上層板上，如圖4-20所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-20上層板安裝

安裝飛控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。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐2)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3)飛控粘接機架將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識必須與機頭

方向一致，如圖4-23所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-23飛控粘接機架

連接接線1)將電調(diào)和飛控連接從元器件中找出4個電調(diào)，將1號、2號、3號、4號電調(diào)接線按順序依次插在飛控

MAIN

OUT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，白色線為信號線，如圖4-24所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-24電調(diào)與飛控連線2

)

將

接

收

機

與PPM

編碼器連接從元器件中找出1個接收機和1個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極(-)、紅色線為電源線正極(+)、白色線為信號線(S)將這3條線連接接收機第一通道(CH1),其余7條線均為信號線(S),將

橙

色

線黃色線、綠色線、藍色線、紫色線按順序依次對應(yīng)連接接收機的CH2

、CH3

、CH4、CH5、CH6

通道，剩下的最后2條信號線在本書所述的操作中未使用，如圖4-25所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-25PPM

解碼器與接收機連線圖3

)

將PPM

編碼器與飛控連接首先將接收機和PPM編碼器分別粘到

中心板上，然后將PPM編碼器信號輸出端

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。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-26

PPM

編碼器與飛控連接圖任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐4)將開關(guān)按鈕、蜂鳴器與飛控連接從元器件中找出1個開關(guān)按鈕和1個蜂鳴器，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

安裝電調(diào)從元器件中找出4個電調(diào)和若干扎帶，將4個電機的3條線和4個電調(diào)的3條線

連接(此時無須區(qū)分順序，具體內(nèi)容會

在項目5中介紹),用扎帶將線路、電

調(diào)捆扎好，如圖4-28所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐圖4-28電調(diào)安裝捆扎圖任務(wù)4.3四旋翼無人機的組裝實踐

整理、捆扎電線將機身上所有電線捋順、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

安裝螺旋