四軸飛行器又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機(jī)，簡稱四軸、四旋翼。這四軸飛行器(Quadrotor)是一種多旋翼飛行器。四軸飛行器的四個螺旋槳都是電機(jī)直連的簡單機(jī)構(gòu)，十字形的布局允許飛行器通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)身的力，從而調(diào)整自身姿態(tài)。具體的技術(shù)細(xì)節(jié)在“基本運動原理”中講述。因為它固有的復(fù)雜性，歷史上從未有大型的商用四軸飛行器。近年來得益于微機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)定的四軸飛行器得到了廣泛的關(guān)注，應(yīng)用前景十分可觀。國際上比較知名的四軸飛行器公司有中國大疆創(chuàng)新公司、法國Parrot公司、德國AscTec公司和美國3D Robotics公司。

四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)原理是什么?

結(jié)構(gòu)特性：

電機(jī)1和電機(jī)3逆時針旋轉(zhuǎn)的同時，電機(jī)2和電機(jī)4順時針旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)飛行器平衡飛行時，陀螺效應(yīng)和空氣動力扭矩效應(yīng)均被抵消。四軸飛行器是一個在空間具有6個活動自由度(分別沿3個坐標(biāo)軸作平移和旋轉(zhuǎn)動作)，但是只有4個控制自由度(四個電機(jī)的轉(zhuǎn)速)的系統(tǒng)，因此被稱為欠驅(qū)動系統(tǒng)(只有當(dāng)控制自由度等于活動自由度的時候才是完整驅(qū)動系統(tǒng))。不過對于姿態(tài)控制本身(分別沿3個坐標(biāo)軸作旋轉(zhuǎn)動作)，它確實是完整驅(qū)動的。與直升機(jī)相比，四軸飛行器可以實現(xiàn)的飛行姿態(tài)較少，不過基本的前進(jìn)、后退、平移等狀態(tài)都可以實現(xiàn)。但是四軸飛行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比直升機(jī)簡單，維修和更換的開銷也非常小，這讓四軸飛行器有了比直升機(jī)更大的應(yīng)用優(yōu)勢。

自動控制原理：

為了保持飛行器的穩(wěn)定飛行，在四軸飛行器上裝有3個方向的陀螺儀和3 軸加速度傳感器組成慣性導(dǎo)航模塊，可以計算出飛行器此時相對地面的姿態(tài)以及加速度、角速度。飛行控制器通過算法計算保持運動狀態(tài)時所需的旋轉(zhuǎn)力和升力，通過電子調(diào)控器來保證電機(jī)輸出合適的力。