《無人機(jī)項(xiàng)目化教程》項(xiàng)目4-無人機(jī)的組裝

項(xiàng)目4-無人機(jī)組裝一無人機(jī)項(xiàng)目化教程無人機(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)者想動手組裝無人機(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4無人機(jī)組裝項(xiàng)目描述：項(xiàng)目任務(wù)：對于無人機(jī)初學(xué)者來說，要完成項(xiàng)目內(nèi)容需學(xué)習(xí)以下任務(wù)：任務(wù)4.2搭建四旋翼無人機(jī)組裝環(huán)境任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)組裝實(shí)踐

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

電池槳葉GPS模塊遙控接收機(jī)遙控器

飛控

數(shù)傳電臺

地面站圖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)知識任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識

四旋翼無人機(jī)的物理結(jié)構(gòu)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

四旋翼無人機(jī)材質(zhì)機(jī)架最重要的一個參數(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2)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，價格比較高，

一般適合商業(yè)級或工業(yè)級無人機(jī)，專業(yè)級飛手更喜歡碳纖

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

四旋翼無人機(jī)的重要部件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)樵诟偧急荣愔校瑹o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。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(jī)基礎(chǔ)知識圖4-5不同品牌的飛控板2)電機(jī)電機(jī)是由電動機(jī)主體和驅(qū)動器組成的，在整

個飛行系統(tǒng)中承擔(dān)著提供動力的作用，相當(dāng)于

無人機(jī)的發(fā)動機(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)。每個無刷電機(jī)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(jī)如圖4-

6所示。1400KV電機(jī)800KV電機(jī)980KV電機(jī)2400KV電機(jī)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識圖4-6不同KV值的電機(jī)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(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(dá)、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(dá)電調(diào)飛盈佳樂電調(diào)任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)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(yùn)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(jī)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(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。圖4-8常見的槳葉型號5)電池電池是無人機(jī)的動力系統(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(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(jī)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(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(jī)基礎(chǔ)知識圖4-10常見的遙控器型號7)機(jī)架機(jī)架是無人機(jī)的承載平臺，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(jī)基礎(chǔ)知識圖4-11各種型號的機(jī)架任務(wù)4.1熟悉四旋翼無人機(jī)基礎(chǔ)知識“450”等數(shù)字表示四旋翼無人機(jī)的軸距，軸距是指機(jī)架對角電機(jī)中點(diǎn)間的距離，圖4-12無人機(jī)軸距如圖4-12所示。序號硬件配件數(shù)量型號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(jì)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(jī)組裝環(huán)境

梳理四旋翼無人機(jī)組裝元器件清單表4-2四旋翼F450

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

)2812無刷電機(jī)(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(bào)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(jī)組裝環(huán)境機(jī)架遙控器PPM編碼與接收機(jī)電源模塊飛控電機(jī)電調(diào)槳葉電池低電壓報(bào)警器

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)物圖4-

13四旋翼F450

無人機(jī)元器件實(shí)物圖序號名稱型號數(shù)量實(shí)物圖1工具箱12螺栓(固定電機(jī))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(jī)組裝環(huán)境

無人機(jī)工具和配件清單表4-3無人機(jī)工具和配件清單序號名稱型號數(shù)量實(shí)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(jī)組裝環(huán)境序號名稱型號數(shù)量實(shí)物圖8尼龍?jiān)鷰舾?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(jī)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(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。任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)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(fù)極)分別焊接在中心

板上的正極(+)和負(fù)極(

-

),如圖4

-

15所

示。任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐圖4-15焊接電源線與中心板

安裝電機(jī)和機(jī)臂從元器件中找出2個CW(

順時

針

)電

機(jī)、2個CCW(逆時針)電機(jī)、4個機(jī)臂、

16顆M3×8螺栓和螺絲刀，將4個電機(jī)按照

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

(

逆

時

針

)

電機(jī)，3號、4號電機(jī)為CW

(順時針)電機(jī)，

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

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

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

)

機(jī)

臂

顏

色一般在購買機(jī)架時都會配備機(jī)臂，機(jī)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(jī)臂顏色是紅色

和黑色，為了在無人機(jī)飛行時能區(qū)分機(jī)頭和機(jī)尾，

盡量把1號電機(jī)和3號電機(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。任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐圖4-17機(jī)臂與電機(jī)

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(jī)的機(jī)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(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號電機(jī)

的黑色機(jī)臂和裝有3號電機(jī)的黑色機(jī)臂放置在

上層板機(jī)頭位置，將裝有2號電機(jī)的紅色機(jī)臂和裝有4號電機(jī)的紅色機(jī)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(jī)的組裝實(shí)踐3號電機(jī)2號電機(jī)1號電機(jī)4號電機(jī)機(jī)頭機(jī)尾圖4-18機(jī)臂的安裝位置將4個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。任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)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(jī)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(jī)的組裝實(shí)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(jī)的組裝實(shí)踐任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)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(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)識必須與機(jī)頭

方向一致，如圖4-23所示。任務(wù)4.3四旋翼無人機(jī)的組裝實(shí)踐圖4-23飛控粘接機(jī)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(jī)的組裝實(shí)踐圖4-24電調(diào)與飛控連線2

)

將

接

收

機(jī)

與PPM

編碼器連接從元器件中找出1個接收機(jī)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(fù)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(jī)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(lán)色線、紫色線按順序依次對應(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(jī)的組裝實(shí)踐圖4-25PPM

解碼器與接收機(jī)連線圖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(jī)的組裝實(shí)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(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(jī)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(xiàng)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(jī)的組裝實(shí)踐圖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

整理、捆扎電線將機(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

安裝螺旋