項目1 多旋翼無人機的組裝與調(diào)試

《無人機組裝與調(diào)試》教案首頁

授課內(nèi)容多旋翼無人機的組裝準備與自制機架學(xué)時2學(xué)時

通過本章節(jié)學(xué)習(xí)，使同學(xué)們了解多旋翼無人機的組裝前的工作和注意事項；讓同學(xué)們動手制

教學(xué)目標

作簡易的無人機機架

了解多旋翼無人機硬件配置、軟件環(huán)境、組裝工具、零部件、工作要求等；了解各種自制機

教學(xué)任務(wù)

架的材料、制作流程、制作要求。

教學(xué)重點、難點教學(xué)重點：多旋翼無人機組裝前的準備及注意事項；教學(xué)難點：自制機架的制作

教學(xué)材料或用具教材：PPT課件、教材、各種自制材料

學(xué)生課后任務(wù)自己設(shè)計制作兩種不同型號的多旋翼自制機架

通過教學(xué)教會同學(xué)對組裝前有一個對組裝的整體認識，并未后期組裝的實施奠定基礎(chǔ)。對自

教學(xué)后記

制機架的認識及各種材質(zhì)的了解，并根據(jù)機型設(shè)計不同型號的機架。

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教學(xué)活動（包

步驟及時括教師活動

教學(xué)內(nèi)容及實施過程

間與學(xué)生活動

設(shè)計）

【弓1言】5分鐘

無人機組裝的基本任務(wù)是將硬件按照需求合理地安裝好，并根據(jù)硬件配置與可通過一兩個

使用要求安裝合適的軟件。在組裝過程中，每完成一道工序都要做仔細的質(zhì)量檢案例（失敗或成

查；待全部組裝工作完成后，要對整機做嚴格的質(zhì)量檢查和運行調(diào)試。所有的質(zhì)功）來引導(dǎo)

量檢查和調(diào)試情況都要及時記錄下來。

【提問】

同學(xué)們，請思考兩個問題：

1.在前理論課的學(xué)習(xí)中，一架最基本的四旋翼無人機需要哪些器件？6分鐘

2.我們在準備對一架四旋翼無人機進行組裝時，需要哪些準備？啟發(fā)式提問、交

【講授內(nèi)容】流互動

一、任務(wù)準備

無人機的組裝工作與無人機的使用質(zhì)量和飛行安全保障有緊密的關(guān)系，因為

組裝過程中每項工作的準備、實施和檢查調(diào)試結(jié)果都會對整機的使用產(chǎn)生直接或38分鐘

間接影響，而組裝前的準備工作尤為重要，它將對組裝后續(xù)工作的進展起到指導(dǎo)主要講授組裝

性的作用。前的各項準備

1.制定組裝方案工作

制訂組裝方案是組裝工作的第一步，先要擬訂符合個人要求的配件清單，見

表5-1?然后，根據(jù)配件清單檢查組裝所需的零部件是否齊全，還要檢查相關(guān)

的產(chǎn)品說明書、圖樣、產(chǎn)品合格證及保修單是否齊全。檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題要

記錄下來，并及時解決。如果發(fā)現(xiàn)缺少零部件，要立即補充。購買零部件時盡量

找信譽好、有實力的知名公司購買，以確保售后服務(wù)有保障。

2.準備組裝工具和輔助設(shè)備

正式開展組裝工作前，還需要將組裝工作所需的工具和輔助設(shè)備清點列表，

見表5-2,以保障組裝工作的順利進行。

3.組裝準備工作的注意事項

1）要仔細閱讀組裝用零部件的用戶使用手冊、使用或安裝說明書及圖樣，

詳細了解和熟悉其品牌、型號、規(guī)格、性能、特性以及安裝注意事項等。

2）按要求擺放好組裝工具和零部件，以保證組裝流程簡捷、順暢，組裝節(jié)

拍協(xié)調(diào)，組裝方法可靠、方便且有效。

3）要優(yōu)先保證關(guān)鍵或重要零部件，如電動機、電調(diào)、槳片、飛控板、傳感

器、遙控器和遙控接收機等零部件的精度和產(chǎn)品質(zhì)量，進而確保整機質(zhì)量。

4）組裝使用的工具和設(shè)備，其精度應(yīng)滿足組裝精度需要，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

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教學(xué)活動（包

步驟及時括教師活動

教學(xué)內(nèi)容及實施過程

間與學(xué)生活動

設(shè)計）

5）組裝過程中一定要注意正確的安裝方法，不可粗暴或強行安裝，因為稍

微用力過度就可能造成零部件變形或損壞。對于安裝位置不到位的零部件，不

要強行使用螺釘或螺栓定位。

6）對于要用多個螺釘或螺栓固定的組件，要經(jīng)過“帶上螺栓、輕擰緊、初

擰緊和終擰緊”四個步驟，且須依次對稱擰緊對角線上的兩個螺釘或螺栓，以

保證固定牢靠。

7）組裝過程中對所有的零部件應(yīng)輕拿輕放，避免手指碰到卡板上的集成電

路組。

8）要建立組裝質(zhì)量記錄單，把組裝過程全程準確地記錄到組裝質(zhì)量記錄單

中。

二、任務(wù)實施40分鐘

（一）自制機架

機架是多旋翼無人機的基礎(chǔ)平臺，相當于人體的骨骼，機架決定了無人機的

主體結(jié)構(gòu)，

電動機、電調(diào)和飛控板等設(shè)備都要安裝在機架上。機架的主要作用如下：

1）提供安裝接口，包括安裝和固定電動機、電調(diào)、飛控板的螺紋孔。

2）提供穩(wěn)定和堅固的平臺，保證無人機飛行過程中整體穩(wěn)定，電動機轉(zhuǎn)動

過程中不會毀壞其他設(shè)備，并為傳感器提供一個穩(wěn)定的平臺。

3）提供保護裝置，如起落架等緩沖裝備，為無人機提供安全的起飛和降落

條件。

1.自制輕型四旋翼無人機的機架輕型四旋翼無人機的機架一般比較大，可

以自制的部分比較多。例如，用廢棄的硬盤盒、玻璃鋼、鋁片等，使用手鉆可

自制，中心板、4個懸臂、電動機固定座以及起落架等部分。中心板是機架的

核心，用于固定4個懸臂，其上有安裝孔用于安裝飛控板。中心板有兩層，懸

臂通過中心板上的緊固螺栓固定到兩層中心板的中間，懸臂的頂端有電動機座固

定螺紋孔和起落架固定螺紋孔。在購買電動機的時候會附送電動機座，通過螺釘

將電動機固定到電動機座上，然后用螺釘將電動機座固定到4個懸臂上。

2.用KT板自制機架自制機架所用的材料有多種，KT板是常見的自制機架

材料。KT板是一種聚苯乙烯發(fā)泡板材，板體挺括、輕盈、不易變質(zhì)、易于加工，

并可直接在板上進行絲網(wǎng)印刷、涂漆（需要檢測油漆適應(yīng)性）及噴繪，廣泛應(yīng)用

于廣告展示、建筑裝飾、文化藝術(shù)及包裝等領(lǐng)域。KT板的生產(chǎn)工藝可分為冷復(fù)

合與熱復(fù)合，對應(yīng)的板稱為冷板和熱板。冷板板面平整，板材整體硬度高，因

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教學(xué)內(nèi)容及實施過程

間與學(xué)生活動

設(shè)計）

此在航模制作中常用冷板。

在固定翼航模運動中，用KT板材料制造的飛機屢見不鮮。這一方面是因為

飛機本身低速、重量輕、過載小的特點，另一方面是由于KT板本身的強度基

本符合飛行要求。在面積大、受載荷作用強的KT板上需要用一到兩根直徑為

3?6mm的玻璃纖維桿或碳纖維桿做加強，這樣的組合使KT板的強度和重量

有了最佳的配比和平衡。

四旋翼無人機在飛行過程中不會像固定翼航模那樣有較高的速度、較大的過

載。但由于結(jié)構(gòu)的特殊性，四旋翼無人機自身的重量比固定翼航模稍重，在使

用KT板材料做主體的同時，使用玻璃纖維桿來加強，理論上能承受住飛行時

電動機的拉力、飛機自身的重力等。因此，使用這種KT板加玻璃纖維桿的組

合來替代普通機架是可行的。使用KT板材料自制機架主體時，需要經(jīng)過機架

設(shè)計與機架制作兩個步驟。

?機架設(shè)計

參照市場上銷售的普通機架，在AutoCAD軟件中畫出適合用KT板自制機

架的零件設(shè)計圖。其中，每個懸臂采用KT板，做成三層，中間用兩根直徑為5mm

的玻璃纖維桿加強。中心板采用輕木板，做成上下兩層，使用熱熔膠和尼龍扎帶

連接懸臂，

形成不可拆卸式。然后將圖樣送至模型店加工，為了制作精確，使用激光切

割機加工，制出KT板四旋翼無人機所需零件。

?機架制作

KT板與KT板之間、KT板與玻璃纖維桿之間、KT板與中心板之間主要使

用熱熔膠粘接，以保證強度符合要求。兩層中心板之間夾入玻璃纖維桿，用尼龍

扎帶扎緊，用熱熔膠固定。用KT板自制的機架承載較小，僅適合小載重、低

過載的四旋翼無人機，不適合大中型機。

3K碳纖維板一體、分體機架

XXX

機架需要材質(zhì)輕、結(jié)構(gòu)硬而又韌性的特點。碳纖維具有許多優(yōu)良性能：碳纖

維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，

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步驟及時括教師活動

教學(xué)內(nèi)容及實施過程

間與學(xué)生活動

設(shè)計）

耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異

性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好外觀靚

麗立體感強等。

F450沉金PCB版機架（尼龍+纖）

篦

4*

機架參數(shù)：

機身重量上機架290克云臺腳架232克簡易腳架76克

電機軸距450mm

起飛重量800~1500g

機架中心板：上板+下板

力臂：4個

螺絲*M2.5*6機架螺絲25個、M3*8電機螺絲16個

【作業(yè)布置】

1.列舉一些準備不充分導(dǎo)致組裝后的無人機出現(xiàn)故障和任務(wù)失敗的案例。2分鐘

2.列舉并試設(shè)計兩種型號的自制機架。作業(yè)布置，推薦

3.閱讀有關(guān)《DIY無人機》方面的書籍。一些參考教材、

網(wǎng)站論壇

授課內(nèi)容多旋翼無人機機架、整體的組裝學(xué)時4學(xué)時

通過本章節(jié)學(xué)習(xí)，使同學(xué)們了解多旋翼無人機的組裝作流程和注意事項；讓同學(xué)們動手組裝

教學(xué)目標

無人機機架；使同學(xué)們利用焊接制作完整的機架以及無人機的整體組裝。

教學(xué)任務(wù)掌握多旋翼無人機機架、整體的組裝要求、流程和技巧。

教學(xué)重點、難點教學(xué)重點：多旋翼無人機組裝流程；教學(xué)難點：焊接機架的制作

教學(xué)材料或用具教材：PPT課件、教材、各種自制材料

學(xué)生課后任務(wù)自己將設(shè)計制作的兩種不同型號的多旋翼自制機架進行組裝

通過教學(xué)教會同學(xué)對機架組裝有一個整體認識，并通過動手組裝鍛煉組裝機架的精準度和熟

教學(xué)后記

練程度。對自制機架的認識及各種材質(zhì)的了解，并對自己設(shè)計不同型號的機架進行組裝評價。

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步驟及時括教師活動

教學(xué)內(nèi)容及實施過程

間與學(xué)生活動

設(shè)計）

【弓1言】5分鐘

無人機組裝的第一步就是機架的組裝，對機架有一個整體的認識并能夠成功可通過一兩個

組裝出一個合格的無人機機架對后期無人機組裝有著開篇的作用?！案焕伟咐ㄊ』虺?/p>

地動山搖”。一個好的無人機系統(tǒng)，其各種零部件的分布、功能實現(xiàn)都依賴于一功）來引導(dǎo)

具合格的機架。

【提問】

同學(xué)們，請思考兩個問題：

1.在前理論課的學(xué)習(xí)中，是否所有的無人機的組裝都是一樣的機架嗎？請6分鐘

舉例說明啟發(fā)式提問、交

2.我們在準備對一架四旋翼無人機進行組裝時，需要哪些準備？流互動

【講授內(nèi)容】

現(xiàn)以某公司的F450機架為例，介紹機架的組裝步驟。

F450機架目前在市面上較為流行。進行組裝之前，先要仔細閱讀該產(chǎn)品說38分鐘

明書。由于F450機架結(jié)構(gòu)簡單，說明書上只展示了組裝結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)其內(nèi)容，主要講授組裝

就能夠掌握F450機架的組裝方法。若要使用原廠電調(diào)，還需要將4只電調(diào)焊前的各項準備

接在機身下板上。F450機架的規(guī)格參數(shù)如下：工作

1）對稱電動機軸距：450mm。

2）機架重量：282g。

3）起飛載重：800?1200go

1.F450機架的組裝過程

單獨安裝機架時比較簡單，但要注意托架比較脆弱，安裝時不要損壞托架。

機架的安裝步驟如下：

1）先將4個懸臂與1個托架固定。托架需要在懸臂之上，安裝時只需要將

托架的4個孔對準懸臂的4個孔，然后擰緊螺釘。

2）電池托架的安裝。安裝電池托架時應(yīng)該先將安裝好的機架翻過來，讓懸

臂的“腳”朝上。固定電池托架的螺釘共有8個，每個懸臂上需要2個螺釘

來固定電池托架。安裝時將電池托架平放在機架上，并將電池托架上對應(yīng)的螺

紋孔與機架對齊，分別將4個懸臂的螺釘安裝并固定好后完成安裝。

2.機架組裝完成后需要考慮的問題

1）飛控板的安裝位置，以飛控板為中心考慮其他部件的安裝（同時考慮

飛控板的朝向）。

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教學(xué)內(nèi)容及實施過程

間與學(xué)生活動

設(shè)計）

2）電調(diào)的安裝位置和電調(diào)電源線和信號線的走線方式。

3）電動機的安裝位置。此時要注意機架上固定電動機的螺紋孔及螺釘是

否符合規(guī)定，同時還要注意電動機安裝槳葉后，兩槳葉是否會有交叉。

4）其他設(shè)備的安裝。例如，安裝接收器或GPS時需要考慮是否有安裝這

些部件的位置，應(yīng)既不影響原走線方式，也不妨礙槳葉的旋轉(zhuǎn)，同時不受其他

部件的電磁干擾。

1.電調(diào)焊接

先準備好4塊XYT系列動力系統(tǒng)30A電調(diào)120分鐘

①把電調(diào)焊接到中心板上一一（注意接線口紅正黑負，以及電調(diào)背面朝上），確

保焊點牢固并且不會出現(xiàn)短路。

儂接負極

②焊接電源線接頭（用XT60公頭，焊接時，注意接頭上的+、-接口對應(yīng)著紅

線與黑線），剝線長度4mm為剛好插入XT60接口。

號

③電源線（用14AWG軟硅膠線）一一（注意紅線接正黑線接負），剝線時注意不

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間與學(xué)生活動

設(shè)計）

④將（PMU）電源管理模塊電源線焊接至底板電源焊盤上一一（PMU的紅線黑線

焊接至電源焊盤的紅線黑線接口處，一一對應(yīng)）。

2.電機安裝

使用的16顆內(nèi)六角螺絲型號為M3*8即為直徑為3mm,長度為8mm,2312電機即

為定子尺寸為23*12mm,分別有各2個CW、CCW

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設(shè)計）

.儂J1

機臂組裝過程一一（小細節(jié)：將電機裝到機臂上，打螺絲先打?qū)牵蛉?/3

深度后打其余兩顆，再固定就完成了。），電機線頭一定要朝著機臂方向，還有就

是紅色機臂，黑色機臂各CW、CCW（切記不要黑色和紅色都裝一種）。

及'瓜

組裝好的電機

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設(shè)計）

3.安裝底中心板

安裝機身下板。擰螺絲時，力度要適度，避免擰壞螺絲，先打?qū)锹萁z，擰至

2/3處，全部擰完后統(tǒng)一擰緊。

4.飛控安裝

DJINAZA-MLite飛控清單為：主控器（MC）、電源管理模塊（PMU）、GPS及支架、

LED指示燈、3P舵機線*8、3M膠紙。

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設(shè)計）

樂迪R9D接收機

在底中心板上安裝Naza-MLite主控器、電源管理模塊（PMU）以及R9D接收機。

第一步，將電源管理模塊（PMU）信號線一端接到主控器X2位置處。

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設(shè)計）

第二步，樂迪R9D接收機與主控器連接時，取5根3P舵機線，從樂迪R9D接收

機1-5端口接主控器A、E、T、R、U端口，切記——對應(yīng)。

第三步，將電調(diào)上的3P舵機信號線連接到主控器端切記一一對

應(yīng)。

第四步，①使用3M膠紙來固定主控器，并使其與飛行器機身水平面保持平行；

②主控器電調(diào)輸出端應(yīng)朝向飛行器正前方，并盡量將其安裝在飛行器底板中心；

③需要注意的地方是，確保主控器的所有端口不要被遮擋，方便布線及后面連接

電腦進行調(diào)參。

第五步，確保各接線無誤后，可以把各舵機線用扎帶扎好

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設(shè)計）

5.安裝上中心板

安裝機身上板。同樣，擰螺絲時，力度要適度，先擰至2/3處，后全部擰緊。（此

時可以把GPS底座安在M4機臂螺絲孔上）

6.安裝電機和電調(diào)

電機3根接線（黃、紅、黑），以及電調(diào)3個接線柱（U、V、W）的連接方式，根

據(jù)多次嘗試得出，紅接-U,黑接黃接-V（這樣接線99%是沒有問題的）；倘

若個別出現(xiàn)問題的話，連接電腦調(diào)參時，再任意交換2根接線即可。

7.GPS及LED安裝

注意點（GPS指南針模塊為磁性敏感設(shè)備，應(yīng)遠離所有其他電子設(shè)備。）

首先,使用502膠水組裝GPS碳桿支架；

再把GPS底座安裝在飛行器的上中心板M4機臂螺絲孔上（提示：在安裝上中心

板時就可以把GPS底座安上），再用3M膠紙把GPS固定在支架的頂盤上（注意支

架置于至少遠離螺旋槳250px處）；將GPS蓋上標有箭頭指向飛行器機頭的正前

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間與學(xué)生活動

設(shè)計）

方，固定即可。然后，將GPS接線口接到主控器EXP.接口處。LED安裝在機尾

M3機臂處，用3M膠紙固定好，接線口接到主控器LED接口處。最后，多出的

GPS和LED線用扎帶捆好，并且把電調(diào)用扎帶固定好即可。

【作業(yè)布置】

1.列舉一些部位在組裝過程中可能會出現(xiàn)故障和任務(wù)失敗的地方。2分鐘

2.列舉并試設(shè)計兩種型號的自制機架。作業(yè)布置，推薦

3.閱讀有關(guān)《DIY無人機》方面的書籍。一些參考教材、

網(wǎng)站論壇

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授課內(nèi)容多旋翼無人機的調(diào)試學(xué)時2學(xué)時

通過本章節(jié)學(xué)習(xí)，使同學(xué)們了解多旋翼無人機的調(diào)試工作和注意事項；讓同學(xué)們了解調(diào)試的

教學(xué)目標

軟件環(huán)境，調(diào)試技巧。

教學(xué)任務(wù)無槳調(diào)試；有槳調(diào)試

教學(xué)重點、難點教學(xué)重點：無槳調(diào)試；教學(xué)難點：有槳調(diào)試

教學(xué)材料或用具教材：PPT課件、教材、無人機、電腦

學(xué)生課后任務(wù)自己動手調(diào)試

教學(xué)后記通過教學(xué)教會同學(xué)對調(diào)試熟練掌握。

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設(shè)計）

【弓1言】5分鐘

四旋翼無人機的調(diào)試工作按階段劃分，可分為有槳調(diào)試和無槳調(diào)試兩類，顧可通過一兩個

名思義，無槳調(diào)試是指不帶槳葉的調(diào)試方式。采取這種調(diào)試方式雖然不能排除所案例（失敗或成

有的問題，但是可以發(fā)現(xiàn)存在的大部分問題，主要優(yōu)點是在開展調(diào)試工作的初期，功）來引導(dǎo)

能避免因槳葉旋轉(zhuǎn)而帶來的可能危險。

【提問】

同學(xué)們，請思考：無槳調(diào)試與有槳調(diào)試的區(qū)別與聯(lián)系？

【講授內(nèi)容】6分鐘

一、無槳調(diào)試啟發(fā)式提問、交

1.連接線路檢查調(diào)試流互動

?飛控板與電調(diào)連接線路檢查飛控板針腳上的3個標記是否與電調(diào)線

的顏色對應(yīng)。除了線序，還要區(qū)分電調(diào)的順序，檢查電調(diào)連接的電動機是否連

接到對應(yīng)的飛控板的電調(diào)針腳上。38分鐘

?飛控板與遙控接收機連接線路遙控接收機不需要額外電源，其電源由主要講授組裝

飛控板提供，要檢查遙控接收機的通道。遙控接收機的通道是6通道，應(yīng)檢查前的各項準備

其對應(yīng)方式是否正確。確認所有連接線路準確無誤后，在通電之前，先測試工工作

作電壓，檢查插頭方向，然后接通電源（連接電池）進行首次通電測試，檢查飛

控板、電調(diào)和電動機是否可以正常通電。

2.遙控器檢查調(diào)試遙控器檢查的內(nèi)容主要是通電后是否可以接通、發(fā)出信

號。不同產(chǎn)品的遙控器與遙控接收機的匹配操作是不同的，這里以天地飛

WFT06X-A遙控器為例。

?遙控器對碼

1）接通電源后，按住遙控接收機（型號為WFR6s2.4GHz）上的SET鍵，直

至STATUS（狀態(tài)）進入慢閃狀態(tài)。

2）按住遙控器上的SET鍵（按住SET鍵不松手，將電源開關(guān)撥動至開機

處），開機然后松開SET鍵。

3）再次按下SET鍵，進入對碼功能。這時，遙控器上橙色燈STATUS（狀

態(tài)）常亮。

4）長按SET鍵，至橙色燈慢閃，進入對碼狀態(tài)。5）等待對碼成功。對碼

成功時遙控器綠燈常亮，遙控接收機指示燈熄滅。對碼成功后切斷四旋翼無人

機和遙控器的電源。

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《無人機組裝與調(diào)試》教案紙

教學(xué)活動（包

步驟及時括教師活動

教學(xué)內(nèi)容及實施過程

間與學(xué)生活動

設(shè)計）

?檢查電動機工作是否正常

1）遙控器和遙控接收機對碼成功后，接通四旋翼無人機電源，再打開遙控

器電源，等待遙控器與遙控接收機連接。切記不可推動遙控器搖桿。

2）遙控器與遙控接收機連接成功后，開始解鎖飛控板（解鎖后，推動飛控

板油門即可使電動機轉(zhuǎn)動）。遙控器有日本手和美國手之分,兩者解鎖方式不同，

解鎖后飛控板上的燈會常亮。

3）檢驗電動機旋轉(zhuǎn)方向。經(jīng)過以上兩步后可以推動飛控板油門，推到一定

程度時電動機開始轉(zhuǎn)動。油門推得越大，電動機轉(zhuǎn)速越高。判斷電動機旋轉(zhuǎn)方

向的方法：準備一張紙條（寬1?2cm、長5?8cm）,拿這張紙條的一端，

使紙條另一端接觸轉(zhuǎn)動的電動機，通過查看紙條彎向哪一端來判斷電動機的轉(zhuǎn)

動方向。如果電動機方向選擇得不正確，可以切斷電源，然后交換電動機的任意

兩根線即可。40分鐘

4）遙控器中點校準：將飛控板PITCH電位計逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，遙控器

上的微調(diào)全部回零，打開發(fā)射機電源，接通KK飛控板電源，則KK飛控板上的

LED燈會閃爍數(shù)下。稍等2s,又閃動一下，將KK飛控板斷電，PITCH電位計

調(diào)回默認位置。

5）校準油門行程：將YAW電位計逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，遙控器油門調(diào)到最

大（遙控器不能斷電）。接通飛控板電源，在LED燈快速閃爍幾下、電動機發(fā)出

“嘀嘀”兩聲后，快速把油門拉