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四旋翼飞行器实验报告

-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1

实验报告

课程名称：《机械原理课内实验》

学生姓名：徐学腾

学生学号：1416010122

所在学院：海洋信息工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

报导教师：宫文峰

2016年6月26日

实验一四旋翼飞行器实验

一、实验目的

1.通过对四旋翼无人机结构的分析，了解四旋翼无人机的基本结构、工作

的原理和传动控制系统；

2.练习采用手机控制终端来控制无人机飞行，并了解无人机飞行大赛的相

关内容，及程序开发变为智能飞行无人机。

二、实验设备和工具

1.Parrot公司AR.Drone2.0四旋翼飞行器一架；

2.苹果手机一部；

3.蓝牙数据传输设备一套。

4.自备铅笔、橡皮、草稿纸。

三、实验内容

1、了解四旋翼无人机的基本结构；

2、了解四旋翼无人机的传动控制路线；

3、掌握四旋翼无人机的飞行控制的基本操作；

4、了解四旋翼无人机翻转动作的机理；

5、能根据指令控制无人机完成特定操作。

四、实验步骤

1、学生自行用IPHONE手机下载并安装AR.FreeFlight四旋翼飞行器控制软

件。

2、检查飞行器结构是否完好无损；

3、安装电沲并装好安全罩；

4、连接WIFI，打开手机AR.FreeFlight软件，进入控制界面；

5、软件启动，设备连通，即可飞行。

6、启动和停止由TAKEOFF控制。

五、注意事项

1.飞行器在同一时间只能由一部手机终端进行控制；

2.飞行之前，要检查螺旋浆处是否有障碍物干涉；

3.飞行之后禁止用手去接飞行器，以免螺旋浆损伤手部；

4.电量不足时，不可强制启动飞行；

5.翻转特技飞行时，要注意飞行器距地面高度大于4米以上；

6.飞行器不得触水；

7.飞行器最大续航时间10分钟。

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六、实验相关问题

1.整理四旋翼飞行器的传动控制路线。

四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源，旋翼对称分布在机体

的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半

径都相同，对角线方向上的旋翼旋转方向相同，相邻旋翼旋转方向相对，四个

电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部

设备。控制航行姿态的依据就是航姿传感器输出的信号。航姿传感器至少包括

倾角传感器和角速度传感器。而倾角传感器可以利用三轴加速度传感器间接实

现。既然是加速度传感器，那么它输出的信号表征的是当前三个轴向的加速度

值，如果飞行器在空间中保持静止，那么加速度值通过简单的换算就可以得到

真实的倾角参数。

2.总结四旋翼飞行器各种飞行状态的原理。

垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增

大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，

同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实

现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器

的自重时，飞行器便保持悬停状态。

俯仰运动：电机1的转速上升，电机3的转速下降（改变量大小应相

等），电机2、电机4的转速保持不变。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升

力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转，同理，当电机1的转速下降，

电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运

动。

滚转运动：改变电机2和电机4的转速，保持电机1和电机3的转速不

变，则可使机身绕x轴旋转（正向和反向），实现飞行器