STM32四轴飞行器的设计(3)

菜单

关于四轴飞行器的项目设计研究，为微型和小型无人机的研究设计提供了一种新的思维方式。而国内外对四轴飞行器的研究也正处于愈发高速的时期。近几年，纳米科技、制造业，以及微电子机械系统都蓬勃发展，四轴飞行器的未来将往越来越实用的方向发展。

然而，目前四轴飞行器的研究仍有许多问题亟待解决，并且有一部分问题可能在较长时间内也不一定能商量出一个合理的解决方案。因此，在这个发展的瓶颈阶段，我们可以做的是在目前已经纯熟的技术中，找出能突破微小型无人机研究瓶颈的方法，使其继续向前发展。一个国家在微电子机械领域的综合实力可以通过这个国家对四轴飞行器的研究水平来了解到[5]，这是一个融合了多学科交叉的技术，它的成就也能促进许多其他相关技术的积极发展。

1.3 国内外发展状况

早在1903年，美国的莱特兄弟成功研制出世界上第一架能够真正载人飞行的动力飞机。该飞行器是人类开始研究和探索四轴的标志。但在很长的一段时间内，四轴的研究处于一个停滞不前的状态，因为受到科技和理论发展的限制，并没有得到很好的开发和重视。没有太多的四轴飞机在整个二十世纪被真正地设计和开发。第一次成功设计出四轴飞行器并完成飞行试验的是Breguet兄弟，George De Bothezat，Etienne Oemichen以及卡普兰D.H.。

1907年，Breguet兄弟路易斯和雅克，制造了全世界第一架旋翼式飞行器，其中少不了里歇教授的帮助，他们把它命名为“Bréguet-Richet Gyroplane 1”[6]。在杜埃飞机厂工程师的帮助下，他们先后进行了32次试验，终于使原型机成功地进行了离地五十厘米的试飞。Bréguet-Richet Gyroplane 1的结构特殊，采用了4副双层的4叶旋翼，从古至今，这种想法并不多见。四轴飞行器的概念也从那个时候开始建立起来。

四轴飞行器早在上世纪中期一直都是一些海外研究机构所关注的研究项目。虽然四旋翼飞机的机械和飞行原理并不算复杂，但在理论上，传感器和控制标准都非常高，所以直到20世纪初，四旋翼无人机的研究，随着微机械传感器技术和嵌入式控制系统技术的飞速发展，取得了突破性进展。在一些欧洲和美国的发达国家，四旋翼无人机已逐渐成为无人机的主流。欧洲和美国都有自己的研究团队，其中要属Microdrones的产品性能最稳定，价格也比较昂贵。缺点是：由于使用低速电机，风力性能（抗风性）差，负载能力差，只能承载不到200克的数码相机，携带其他传感器来执行任务是不太可能的了。虽然Draganfly是推出产品的第一家公司，但在电机性能和抗风压性能方面，其产品一直未能让经营者得到满意的飞行。MikroKopter公司实行DIY的方式，为用户提供散装元器件的供应，并由他们自己进行组装，在网上也发表一些源代码和原理图。虽然在驱动和控制上均存在着一定的缺陷，但由于制作成本低廉，在广大飞行爱好者中深受好评。中国国内出现较多的四轴飞行器基本上都是从MikroKopter演变而来的。我国还没能在四旋翼这一领域占据一定的位置。源-自/751+文,论`文'网]www.751com.cn

海外的研发团队除了在飞行控制方面保持着持续深入研究，最近已经在智能飞行上投入了大量的精力，为了能使无人机成功地进行室外、室内的飞行，这样一来便可运用到一些更为复杂的任务中去，诸如人质救援。在过去的两年中，四旋翼无人机的发展速度正在逐步加快，德国和美国的警察局已经把配备了四旋翼的相关事件列入日程。日本也计划在未来一年内发展四轴飞行器，并将其工业化，投资于喷洒农药。中国相对来说起步比较晚，比较落后，但国内的一些大学正在开展一些与四轴相关的设计研究。