ARM简易四旋翼飞行器的设计(2)

菜单

5.2 电机控制量测试 30

5.3 超声波信号测试 31

5.4 HMC5883L磁力计信号测试 32

5.5 实物组装测试 35

结论 39

致谢 40

参考文献41

1 引言

在人类历史发展中的20世纪20年代左右，无人机作为军事训练用的靶机走进了人类文明。到了40年代，无人机开始在军事侦察任务中崭露头角，向世界展示了它的独特性。1982年，以色列航空工业公司首创用无人机担任侦察，跟踪，通讯工作。20世纪90年代，在海湾战争之后，无人机更加广泛的被运用到了军事中，西方国家竞相发展，无人机在军事上得到了极大的发展。

随着社会的不断进步发展，各式各样传感器应用的实现，处理器的高速发展^751!文`论^文'网www.751com.cn，以及控制系统的日益成熟，无人机正从军事使用逐渐转向民用行业，目前在消费类无人机领域中法国的Parrot，中国的大疆公司和美国加州的3DRobotics三家公司已经形成了三足鼎立的局面。作为无人机中的一员，四旋翼飞行器以其简单构造、能够垂直起降等优点博得了众多飞行器爱好者的青睐，随着四旋翼飞行器不断的在航拍领域、检测领域等等得到应用，越来越多的人力物力投入进四旋翼飞行器，作为四旋翼飞行器，其主要是以飞控板为核心，内嵌各种传感器，通过算法输出，以无线模块与地面通信，通过电调控制电机实现飞行器的飞行。

1.1 课题研究背景

四旋翼飞行器最早起源于20世纪初期[9]。当时的Breguet-Richet飞行器应用的相对旋翼转动方向相同，相邻的桨旋翼转动方向相反的理念为后世飞行器的研究奠定了基础[9]。随着社会的不断进步，四旋翼飞行器逐渐被普通家庭所使用，对于无人机的要求也逐渐的转向轻便，快捷，以及安全。2012年2月，在TED平台上来自宾夕法尼亚大学的Vijay Kumar教授的一次四旋翼飞行器演示视频，将四旋翼飞行器推上了热潮，在视频中，教授展现了一个灵动的飞行器。这一次的演讲，让更多的人对四旋翼飞行器产生了兴趣，但是尽管大量的人员投入进了四旋翼的研究，但是大家对于这一类的多旋翼飞行器的前景还不是很了解，尽管很多人进行研究，可是将来研究出来的飞行器若是没有市场可以消化，那么一定程度上就相当于宣判了这一产品的死刑，没有未来的产品，只能成为小众的玩具。

于是，根据对多旋翼和固定翼飞行的优劣比较，很多人对多旋翼飞行器的前景进行了分析与探讨，相对于飞行半径大，续航时间长的固定翼而言，多旋翼飞行器具有尺寸小，更加的灵活与自由，因此多旋翼飞行器，逐渐被使用在了航拍，室内检测，递送快递等领域。但是同时，四旋翼飞行器也是具有缺点的，由于其载重量较小，这就导致了，在现在的电源发展状态下，只能携带一定量的电源，从而产生续航时间短的缺点，同时还有噪音。不过也正是由于其的轻便，四旋翼飞行器可以越做越小，越来越轻便。从而在保证了安全的情况下，成为广受欢迎的玩具[10]。

一般情况下设计的飞行器主要的功能包括垂直起降、自由悬停,能够处理复杂的飞行路况。一般来说无人机分为固定翼和多旋翼两种。较早出现的飞行器是固定翼，因此技术相对成熟，但是它的缺点主要体现在机动性差，当任务地点出现在狭小地区时，固定翼飞行器往往不能胜任工作。而旋翼飞行器则弥补了这一缺陷，在执行监视和侦查类任务时，凭借体积小，轻便灵活的优势，旋翼飞行器可以在很小的空间实现垂直起降、全方向飞行及目标上空盘旋[7]。