無人機項目化教程 課件 項目4 無人機的組裝

無人機項目化教程項目4無人機組裝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擁有一架屬于自己的DIY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？項目任務：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：項目描述：任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識任務4.3四旋翼無人機組裝實踐任務4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境項目4無人機組裝圖4-1四旋翼無人機的總體構成圖任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識四旋翼無人機的總體構成1四旋翼無人機的常見物理結構形式有兩種：“十”字形結構和“X”形結構，如圖4-2所示。圖4-2“十”字形結構和“X”形結構無人機的物理結構任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識四旋翼無人機的物理結構2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塑料機架任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識四旋翼無人機材質(zhì)22）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。圖4-4碳纖維機架任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識1）飛控板飛控板是四旋翼無人機的核心設備。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。圖4-5不同品牌的飛控板任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識四旋翼無人機的重要部件42）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電壓對應每分鐘空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。不同KV值的電機如圖4-6所示。圖4-6不同KV值的電機任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識3）電調(diào)電調(diào)全稱電子調(diào)速器（ElectronicSpeedController，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。圖4-7不同品牌的電調(diào)任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識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。圖4-8常見的槳葉型號任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識其中，“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。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。圖4-9常見的電池型號任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識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。圖4-10常見的遙控器型號任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識7）機架機架是無人機的承載平臺，所有設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。圖4-11各種型號的機架任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識“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，如圖4-12所示。圖4-12無人機軸距任務4.1熟悉四旋翼無人機基礎知識序號硬件配件數(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減振板表4-2四旋翼F450無人機組裝元器件清單任務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1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4S3300mAH25CLI-PO電池11低電壓報警器1個12解鎖開關1個

13蜂鳴器1個任務4.2搭建四旋翼無人機組裝環(huán)境圖4-13四旋翼F450無人機元器件實物圖任務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2序號名稱型號數(shù)量實物圖1工具箱

1

2螺栓（固定電機）M3*88個3螺栓（固定上層板）M2.5*68個表4-3無人機工具和配件清單任務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3序號名稱型號數(shù)量實物圖4螺栓（固定腳架）M2.5*88個M2.5*85內(nèi)六角扳手

1套

6電烙鐵

1個

73M膠貼

若干

任務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4.2搭建四旋翼無人機組裝環(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。圖4-14焊接電調(diào)與中心板任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐焊接中心板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（負極）分別焊接在中心板上的正極（+）和負極（-），如圖4-15所示。圖4-15焊接電源線與中心板任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐從元器件中找出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。機頭圖4-16無人機電機轉(zhuǎn)型示意圖任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐安裝電機和機臂2順時針電機和逆時針電機的區(qū)別：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)）表4-4順時針電機與逆時針電機的區(qū)別任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐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。圖4-17機臂與電機任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐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，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，如圖4-18所示。圖4-18機臂的安裝位置任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐安裝中心板3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。圖4-19電源線的走線任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐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。圖4-20上層板安裝任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐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4.3四旋翼無人機的組裝實踐安裝飛控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4.3四旋翼無人機的組裝實踐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。圖4-23飛控粘接機架任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐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，白色線為信號線，如圖4-24所示。圖4-24電調(diào)與飛控連線任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐連接接線52）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。圖4-25PPM解碼器與接收機連線圖任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐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。圖4-26PPM編碼器與飛控連接圖任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐4）將開關按鈕、蜂鳴器與飛控連接從元器件中找出1個開關按鈕和1個蜂鳴器，將開關按鈕連接飛控的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開關按鈕、蜂鳴器、電源線與飛控連接圖任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐從元器件中找出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。圖4-28電調(diào)安裝捆扎圖任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐安裝電調(diào)6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線路整理圖任務4.3四旋翼無人機的組裝實踐整理、捆扎電線7安裝螺旋槳時，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個螺旋槳（正反各2個），CCW（逆時針）電機對應白帽槳葉，CW（順時針）電機對應黑帽槳葉，如圖4-30所示。圖4-30螺旋槳安裝圖