现在的无人机(jī)大多是属于(yú)四轴(zhóu)无人机,这样的无(wú)人机也是比较的(de)方便。但是你知道为什么四轴无(wú)人(rén)机会登场吗?按照很多人的想(xiǎng)法,翅(chì)膀越多消耗的电能也(yě)就越多,但是(shì)为什么四轴(zhóu)无(wú)人机还是(shì)成为市场的主(zhǔ)流,这就要从它的构造说起了(le)。
四(sì)旋翼(yì)飞行器配备了两(liǎng)只功能强(qiáng)大的眼睛:一只能看清自己的“位(wèi)置”,知道自(zì)己是在黄山还是(shì)泰山,这就(jiù)是(shì)自带的GPS定位系统;另一只能看(kàn)清自己的“姿态”,就是知道自己(jǐ)是“坐着”、“躺着”,还是“倒立”,这就是陀螺仪。这两只眼睛还要和(hé)“加(jiā)速(sù)度(dù)计”配合使用,才能更准确(què)地知道自己的姿(zī)态和位置,以及(jí)姿态和(hé)位(wèi)置的(de)改变情况。
所谓GPS定位系统即全球定位系统(GlobalPositioningSystem),是一种以全球24颗定位(wèi)人造卫星为基础,向全(quán)球各地全(quán)天候地(dì)提供三维位置、三(sān)维速度等(děng)信息的无(wú)线电(diàn)导航(háng)定(dìng)位系统(tǒng)。它由三部分构成(chéng):一是地面控(kòng)制部分,由主控站、地(dì)面天线、监测站(zhàn)及通讯辅助系统组(zǔ)成;二是空间部分(fèn),由(yóu)24颗(kē)卫(wèi)星(xīng)组(zǔ)成,分(fèn)布(bù)在6个(gè)轨道平面;三是用户装置部分,由GPS接收机和卫(wèi)星天线组(zǔ)成。四(sì)旋翼(yì)飞行器(qì)身上安装的就是用户装置部分(fèn)。
陀螺(luó)仪又(yòu)叫角速度计,就(jiù)是通过一个(gè)不(bú)断旋转的(de)陀螺(luó)记(jì)录“姿态”。它(tā)的原理跟小时候玩的抽陀螺一样,陀螺一旦(dàn)转起来,即使(shǐ)地面(miàn)是(shì)斜的,陀螺还是会保持垂直(zhí)旋(xuán)转,具有“定轴性”,我们可以(yǐ)假定这(zhè)个姿势是“坐姿”。当四旋翼飞行器“躺(tǎng)下”时,便与坐姿产生了一个夹角,但陀螺仪依然会沿着(zhe)“躺姿(zī)”的轴继续(xù)高速旋转,具有“进动性”。利用安装在陀螺(luó)仪上的传(chuán)感器就可以(yǐ)知道这(zhè)个夹角的大小和方(fāng)向,从而确(què)定“姿态(tài)”的变(biàn)化。
认清(qīng)了(le)自己之后(hòu),四旋(xuán)翼(yì)飞(fēi)行器还(hái)需要认识他人。一般的四(sì)旋(xuán)翼飞行(háng)器会配备一架高级相(xiàng)机,这台高级相机,其实(shí)和咱们(men)日常使用的相(xiàng)机是一个(gè)原理,只是多了一个高(gāo)级的视(shì)觉处理系(xì)统,犹如人的视神经系(xì)统一(yī)样,可以(yǐ)感知周边环(huán)境。“相机”分辨率越高(gāo)四旋翼飞行器就“看”得越清楚。
四旋翼飞行器拥(yōng)有对称(chēng)分布在(zài)身体的(de)前后左右的四(sì)只“翅膀”,它们在同一高度的平(píng)面上,大小完全(quán)相同,由四个对称分布在“翅膀(bǎng)”支架端的电机提供动力,支架(jià)中间安放着GPS、陀螺仪、加(jiā)速(sù)度计、感应器、视觉感应系统和红(hóng)外线测距装置等。
四(sì)旋(xuán)翼飞行器的四(sì)只“翅(chì)膀(bǎng)”不停的转动会提供(gòng)升力,转速的(de)改变(biàn)可以改变升力的大小,从而(ér)改变(biàn)四旋(xuán)翼飞行(háng)器的位置和(hé)姿态。另外(wài),相邻的翅膀要做相反方向的旋转,这样(yàng)才(cái)能(néng)产生平衡的(de)力矩防(fáng)止四(sì)旋翼在(zài)空中“打转”。
悬停:四个电(diàn)机的输出(chū)功(gōng)率增加,就(jiù)带动(dòng)着四只翅膀的转速提升,产生向上的升力,当这个升力超出了四(sì)旋翼(yì)飞行(háng)器(qì)自身重力时,四旋翼飞行器便起飞了。所谓在空中悬停,就需要(yào)四(sì)只翅膀转(zhuǎn)速带(dài)来的升(shēng)力(lì)和地球施加的重力大小相同,方向(xiàng)相反,也就是“静若处子”啦(lā)。
前进:做到悬(xuán)停(tíng)之后,四旋(xuán)翼(yì)飞(fēi)行器(qì)又如(rú)何前进呢?这需要力(lì)的(de)方向发生变化,一定要有使其向(xiàng)前的力,如图(tú)7所示,在(zài)悬(xuán)停的基础(chǔ)上增加后面(miàn)翅膀的转速使得升(shēng)力增大,减(jiǎn)小前面翅膀的转速使(shǐ)得升力减小,如此四(sì)旋翼飞(fēi)行器(qì)的身(shēn)体便会产生倾斜,翅膀的升力差便会产生向前的分(fèn)量,四旋翼飞行器便可以(yǐ)向前飞(fēi)行了。
滚转:如(rú)果改变左右两只翅膀的转(zhuǎn)速,即改变力(lì)矩(jǔ),四旋翼飞(fēi)行(háng)器就(jiù)能(néng)在(zài)空中实现滚转。当增大左(zuǒ)边减小右边电(diàn)机的转速或者减小左边增大右边(biān)电(diàn)机的(de)转(zhuǎn)速(sù)时,机体就会倾斜(xié),如此左右不平(píng)衡的升(shēng)力会使得力矩增大,这样(yàng)飞行器就(jiù)可以在空中滚转(zhuǎn)了。

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