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多旋翼无人机系统的组成

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多旋翼无人机的组成

多旋翼无人机的组成

多旋翼无人机的组成
多旋翼无人机是一种通过多个旋翼提供升力和稳定性的飞行器。

它由多个旋翼、机身、电池、控制器和传感器等部件组成。

下面将介绍多旋翼无人机的组成结构及各部件的功能。

1. 旋翼：多旋翼无人机通常由四个以上的旋翼组成，常见的有四旋翼、六旋翼、八旋翼等。

旋翼通过快速旋转产生升力，控制旋翼的转速可以实现飞行高度和方向的调节。

2. 机身：机身是连接各个部件的主体，通常由轻质材料如碳纤维或铝合金制成，具有足够的强度和稳定性以支撑整个无人机的飞行。

3. 电池：电池是提供动力的重要部件，多旋翼无人机通常使用锂电池作为能源，电池的容量和电压会直接影响无人机的续航时间和飞行性能。

4. 控制器：控制器是多旋翼无人机的大脑，负责接收和处理传感器反馈的数据，控制旋翼的转速和姿态，以确保无人机的稳定飞行和精准操控。

5. 传感器：传感器包括陀螺仪、加速度计、罗盘等，通过感知飞行器的姿态、速度和方向等信息，传输给控制器进行实时调节，以保持飞行器的平衡和稳定。

6. 遥控器：遥控器是操作无人机的设备，通过遥控器上的摇杆、按
钮等控制无人机的起飞、降落、飞行方向和高度等动作。

多旋翼无人机的组成包括旋翼、机身、电池、控制器、传感器和遥控器等部件，每个部件都发挥着重要的作用，协同工作才能实现无人机的稳定飞行和精准操控。

随着技术的不断发展，多旋翼无人机在农业、航拍、物流等领域有着广泛的应用前景，相信未来会有更多创新的无人机设计和应用出现。

多旋翼无人机系统组成4

多旋翼无人机系统组成4

4. 螺旋桨
靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置，简称螺旋桨。

它由多个桨叶和中央的桨毂组成，桨叶好像一扭转的细长机翼安装在桨毂上，发动机轴与桨毂相连接并带动它旋转。

直升机旋翼和尾桨也是一种螺旋桨。

螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量空气向后（向下）推去，在桨叶上产生一向前（向上）的力，即推进力。

一般情况下，螺旋桨除旋转外还有前进速度。

如截取一小段桨叶来看，恰像一小段机翼。

桨叶上的气动力在前进方向的分力构成拉力。

在旋转面内的分量形成阻止螺旋桨旋转的力矩，由发动机的力矩来平衡。

对于固定翼来说主要提供的是推力，对于多轴来说提供是的升力。

在不超负载的情况下，飞机可以更换很多不同的桨，同样可以飞起来，但是飞行效果和续航时间，却是大相径庭。

螺旋桨选得适合，飞行更稳，航拍效果和续航时间都兼得，选得不好可能效果就相反了。

图2.10 桨叶的剖面和飞机机翼的升力原理
图2.11 两叶浆和三叶浆
螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大。

多旋翼飞行器的螺旋桨一般使用两叶浆，同电机类似，螺旋桨也有如8045, 9047等4位数字标示，前面2位代表螺旋桨的直径，也就是长度，单位是英寸。

但是要注意，9047。

多旋翼无人机的结构

多旋翼无人机的结构

螺旋桨的选择
KV值是每1V的电压下电机每分钟空转的转速。 例如KV800,在1V的电压下空转转速是800转每 分钟。那么10V的电压下是8000转每分钟的空转 转速。
KV值越小，同等电压下转速越低，扭力越大， 可带更大的桨。
KV值越大，同等电压下转速越高，扭力越小， 只能带小桨。
相对的说池的电压是用伏特（V）来表示的。标称电压只是厂家按照国 家标准标示的电压，实际上使用时电池的电压是不断变化的。如镍氢 电池的标称电压是1.2V，充电后电压可达1.5V，放电后的保护电压为 1.1V；锂聚合物电池的标称电压是3.7V，充电后电压可达4.2V，放电 后的保护电压为3.6V。在实际使用过程中，电池的电压会产生压降， 这是和电池所带动的负载有关的，也就是说电池所带的负载越大，电 流越大，电池的电压就越小，在去掉负载后电池的电压还可恢复到一 定值。
锂聚合物电池的参数说明 电池重要参数有C数、P数、S数等，具体含义如下：
C数是指电池能正常放电的倍数。可以简单理解为放电能力。C数乘以容量，就是电池 最大放电电流。
S数是指串联锂离子电池电芯的片数，S数越大，电池的电压越大。
P数是指并联锂离子电池电芯的片数，P数越大，电池的电流越大。
常见的航模电池有3.7V、7.4V、11.1V、14.8V、18.5V、22.2V锂电池。不难发现，这 些常用电池电压都是3.7的整数倍，这是为什么呢？上面提到过锂电池的制作工艺一般 采用叠片软包装，一般来说，一片就是3.7V，专业叫1S电池，因此两片就是7.4V，2S 电池。以此类推，3S电池是11.1V,后面不再累赘。
A2多旋翼飞控
NAZA多旋翼飞控
ACE ONE多旋翼飞控
NAZA-H多旋翼飞控
课程结束

无人机概论(第2版)课件：无人机系统组成

无人机概论(第2版)课件：无人机系统组成
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 (3)碳纤维机架
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 (3)碳纤维机架
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 机架的主要作用 （1）提供安装接口。 （2）提供整体的稳定和坚固的平台。 （3）起落架等缓冲设备。 （4）保证足够低的重量。 （5）提供相应的保护装置。
2.如果按机翼弦平面有无上反角来分,可分为上反翼、无上反翼与下反翼三种类型。
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
1.组成 多旋翼无人机组成一般包括机架起落架、电机和电调、电池、螺旋桨、 飞控系统、遥控装置、GPS模块、任务设备和数据链路。 2. 机架 机架按材质一般可以分为以下几种类型： (1)塑胶机架 主要特点是具有一定的刚度、强度和可弯曲度。 (2)玻璃纤维机架 主要特点是强度比较高，重量轻。 (3)碳纤维机架 其特点是价格要贵一些，但重量要轻一些。
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无人机系统组成 多旋翼无人机布局
多旋翼按形状分为：十型，X型，H型，Y型，上下布局等等。 1.十字型布局 特点：十型多旋翼是最早出现的一种气动布局，只需改变少量电机转速 就可实现。 2.X型布局 特点：X型多旋翼是目前最常见的，相比于十型多旋翼，前后左右动作时 加减速的电机较多，控制比较迅速和有力。 3.H型布局 特点：其特点在于比较易于设计成水平折叠结构，看起来比X型厚重，又 拥有与X型相当的特点，结构简单，方便控制。
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无人机系统组成 燃气涡轮发动机
2.涡轮喷气发动机 “涡喷”发动机是利用核心机出口燃气的可用能量，在发动机尾喷管中转变 成燃气的动能，以很高速度从喷口排出而产生推动力的一种涡轮发动机。 涡喷发动机转速高、推力大、直径小，主要适用于超音速飞行，缺点是耗油 率大，特别是低转速时更大，故经济性差。此外，由于排气速度大，噪声也 大。

多旋翼无人机系统组成6

多旋翼无人机系统组成6

6. 电池多旋翼无人机上用的电池为锂聚合物电池 ( Li-polymer，又称高分子锂电池)，一般简称为锂电。

锂聚合物电池具有能量密度高、小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性和低成本等多种明显优势，是一种新型电池。

在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成各种形状与容量的电池，外包装为铝塑包装，有别于液态锂电的金属外壳，内部质量隐患可立即通过外包装变形而显示出来，比如鼓胀。

下面就以一块22.2V，10000mAh航拍动力电池为例说明，它一般是由6片额定电压为3.7V、容量10000mAh锂电芯串联而成，即常说的6S1P。

也可以是6S2P，即由12片5000mAh的电池并联加串联组成的。

这里要说明的是，6S1P要比6S2P 安全系数要高，因为1P要比2P的结构简单一倍，当然1P价格也要更高。

图2.21 22.2V，10000mAh航拍电池无人机用锂电中，单片电芯电压3.7V是额定电压，是从平均工作电压获得。

单片锂电芯的买际电压为2.75-4.2V，锂电上标示的电容量是4.2V放电至2.75V 所获得的电量，例如容量为10000mAh的电池如果以10000mA的电流放电可持续放电1小时，如果以5000mA电流放电则可以持续放电2小时。

锂电必须保持在2.75-4.2V这个电压范围内使用。

如电压低于2.75V则属于过度放电，锂电会膨胀，内部的化学液体会结晶，这些结晶有可能会刺穿内部结构层造成短路，甚至会让锂电电压变为零。

充电时单片电压高于4.2V属于过度充电，内部化学反应过于激烈，锂电会鼓气膨胀，若继续充电会膨胀、燃烧。

所以一定要用符合安全标准的正规充电器对电池进行充电，同时严禁对充电器进行私自改装，这可能会造成很严重的后果。

多旋翼无人机基础知识二

多旋翼无人机基础知识二

多旋翼无人机的组成1.光流定位系统光流（optic flow），从本质上说，就是我们在三维空间中视觉感应可以感觉到的运动模式，即光线的流动。

例如，当我们坐在车上的时候往窗外观看，可以看到外面的物体，树木，房屋不断的后退运动，这种运动模式是物体表面在一个视角下由视觉感应器（人眼或者摄像头等）感应到的物体与背景之间的相对位移。

光流系统不但可以提供物体相对的位移速度，还可以提供一定的角度信息。

而相对位移的速度信息可以通过积分获得相对位置信息2. 全球卫星导航系统GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制并组建的卫星系统，可以利用导航卫星进行目标的测距和测速，具备在全球任何位置进行实时的三维导航定位的能力，是目前应用最广泛的精密导航定位系统北斗系统是中国为了实现区域及全球卫星导航定位系统的自主权与主导地位而建设的一套卫星定位系统，用于航空航天、交通运输、资源勘探、安防监管等导航定位服务。

北斗系统采用5颗静止同步轨道卫星和30颗非同步轨道卫星组成，是中国独立自主研制建设的新一代卫星导航系统。

GLONASS是俄罗斯在前苏联时期建立的卫星定位系统，但由于缺乏资金维护，目前系统的可用卫星从最初的24颗卫星减少到2015年的17颗可用在轨卫星，导致系统的可用性和定位精度逐步的下降。

欧盟的伽利略导航卫星系统是由欧洲自主、独立的民用全球卫星导航系统，不过目前为止该系统还只是计划方案，计划总共包含27颗工作卫星，3颗为候补卫星，此外还包含2个地面控制中心，但由于该计划由欧盟共同经营，同时与内部私企合营，各部分利益难以平衡，计划实施则一再推迟，目前还无法独立使用。

3.高度计由于全球定位系统GNSS的缺陷，它的高度信息极为不准确，通常偏差达几十米甚至更大，无人机系统的高度测量需要额外的设备来辅助测量。

常用的高度传感器主要包含超声波传感器和气压高度传感器，此外还有激光高度计和微波雷达高度计等。

气压高度计的原理是地球上测量的大气压力在一定方位内是与相对海拔高度呈现对应关系的。

无人机结构—无人机的基本结构

无人机结构—无人机的基本结构

二、无人机的基本结构
3.多旋翼无人机的基本结构
2.动力装置 1）电池 主要为无人机提供能量，无人机多采用锂聚合物电池。 2）电调 （Electronic Speed Controller，ESC），全称电子调速器。它的主要功能是将飞控 板的控制信号进行功率放大，并向各开关管送去能使其饱和导通和可靠关断的驱动信号，以控制电动 机的转速；将电源电压转换为5V，为飞控板、遥控接收机供电；将直流电源转换为三相电源，为无 刷电机供电。 3）电机 带动浆叶旋转使多旋翼无人机产生升力，通过对各电机转速的控制，可使多旋翼无人 机完成飞行活动。 4）螺旋桨 旋转产生拉力或推力使无人机完成飞行活动。
二、无人机的基本结构
2）机架布局 常见的机架布局有X型、I型、 V型、Y型和IY型等
3.多旋翼无人机的基本结构
二、无人机的基本结构
3）机架轴距 轴距是机架最重要的数据指标，它 是指对角线两个电机或者桨叶中心的距 离，单位为毫米（mm） 四轴250：表示对角线电机中心的 距离为250毫米
3.多旋翼无人机的基本结构 四轴250
1.固定翼无人机的基本结构
4.起落装置 ♦功能：支撑无人机在地面上的活动， 包括起飞和着陆滑跑、滑行、停放。 ♦组成 支柱：起支撑作用并作为机轮的安装 基础。 减震器：吸收着陆和滑跑冲击能量 机轮：与地面接触支持无人机的重量， 减少无人机地面运动的阻力，可以吸收一 部分撞击动能有一定的减震作用 收放机构：用于收放起落架以及固定 支柱，飞行时可减少阻力
1.固定翼无人机的基本结构
1-接头；2-加强肋；3-翼梁；4-前墙； 5-蒙皮；6-后墙；7-翼肋；8-桁条
二、无人机的基本结构
2.机身 ♦功能 装载、安装基础。 ♦组成 蒙皮：与机翼蒙皮作用相似； 桁条：与机翼桁条作用相似； 桁梁：作用与翼梁相似； 隔框：作用与翼肋相似。

多旋翼飞行原理(改)

多旋翼飞行原理(改)

工艺形式：
塑胶模具注塑生产
碳纤板材CNC切割组装
（P77特点：质量轻、强度高…）
复合材料模具生产
2 .2飞控
即无人机的飞行控制系统，实时监测无人机飞行状态并控制无人机稳定飞行（P90）。 故严格来讲飞控系统包括：传感器、计算单元、和执行机构
A）传感器 三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计、气压高度计、GPS、超声波等
匝数：电机上线圈绕线匝数。
定子
外转子
2212、1000KV、13T
电子调速器（电调）：英文名叫ESC
作用：根据飞控的控制信号，将电池的直流输入转变为一定频率的交 流输出，用于控制电机转速
电调规格：（1）电流 。电调能够承受的瞬时极限电流
（2）供电能力（BEC功能）
电池：多旋翼无人机常选用锂电池(Lipo)作为无人机的电源，常见的有6S1P、4S、3S
多旋翼飞行原理
1 飞行原理
旋翼航空器飞行主要靠旋
翼产生的拉力。
当旋翼由发动机通过旋转
轴带动旋转时，旋翼给空气以
作用力矩(或称扭矩)，空气 必 然在同一时间以大小相等、方 向相反的反作用 力矩作用于 旋翼(或称反扭矩)，从而再通
必 须 抵
过旋 翼将这一反作用力矩传
消
递到直升机 机体上。如果不
反
采取措施予以平衡，那么这个
B）计算单元：飞控板上用于计算的芯片单元 飞控算法：
C）执行机构：动力系统 MEMS微机电系统使得这些传感器能够集成在很小的电路板上
控制指令（遥控器、地面站）
传感器检 测的数据
计算单元
执行机构
数据处理及控制算法（软件层面）
传感器数据融合与滤波
姿态、轨迹控制
外环控制

多旋翼无人机系统组成2

多旋翼无人机系统组成2

2．电机
多旋翼无人机一般采用外转子无刷电机（定子为绕组与硅钢片组成的框架，转子磁钢在电机外部旋转）作动力。

它的优点是转动惯量大、转动平稳、
转矩大、磁铁好固定。

无刷电机相对有刷电机寿命更长、性能更稳定。

普通的直流电机是利用碳刷进行换向的，碳刷换向存在很大的缺点，例如机械换向产生的火花引起换向器和电刷摩擦、电磁干扰、噪声大、寿命短、结构复杂、可靠性差、故障多，需要经常维护等。

而无刷直流电机在电机性能上和直流电机性能相近，同时电机没有碳刷。

无刷电机是通过电子换向达到电机连续运转目的的。

无刷电机的换向模式分为方波和正弦波驱动，就其位置传感器和控制电路来说，方波驱动相对简单、价廉而得到广泛利用。

目前，多旋翼无人机多采用方波驱动无刷电机。

外转子无刷电机的命名原则，各个厂家有所不同，有以电机定子的直径和高度来命名，也有以电机的直径和高度来命名。

多旋翼无人机所用的电机大多都是以电机定子的直径与高度来命名。

例如大疆的DJI 4114电机，指的是该电机定子直径41MM，定子高度14MM。

图2.7 DJI 4114电机和桨夹。

多旋翼无人机的组装

多旋翼无人机的组装

三、多旋翼无人机动力系统的组装
1.电动系统
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4）串联并联数 经常用“XSXP”表示多少电芯并联或串联的情况。 XS（serice，串联）代表电池组中串联电池的个数，所以3S代表内有3个电芯串联。 XP（parallel，并联）代表并联电池的个数。 因此，2100mA·h电芯名为3S4P的电池组共有12个电芯。 5）循环寿命 电池的循环寿命一般指充满并放光一次电，即充电周期的循环数。 锂电池的寿命一般为300～500个充电周期。 6）电池使用注意事项 （1）禁止反向充电。 （2）新的锂电池组充电之前，应逐个检查电芯的电压。 （3）尽量减少快速充电的次数。 （4）必须等锂电池完全冷却后才能充电，否则会严重损坏电池；刚用过的锂电池会有余温， 即使表而已完全冷却，内部依然有一定余温。因此，应至少静置锂电池40分钟以上再充电。 （5）考虑安全，充电时尽量使用防爆袋。 （6）切勿充电时无人看守。
（2）云台，是指安装、固定摄像机的支撑设备，主要的作用是防止拍摄画面抖以及控制云台转动角 .多旋翼无人机的组成
5
1-机架；2-电机；3-GPS；4-螺旋桨；5-飞控；6-接收机；7-电调；8-图传；9-分电板； 10-云台相机；11-电池；12-遥控器
多旋翼无人机硬件清单
二、多旋翼无人机机架系统的组装
2.机架的组装步骤
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机架的组装步骤
以F450多旋翼无人机为例，介绍其组装步骤，机架的组成如图。
1、注意事项
（1）检查机架零部件是否缺少。 （2）零部件是否有破损、变形。 （3）螺丝数量是否足够、螺丝长度是否合适。 （4）正常使用符合螺丝规格的螺丝批，防止螺丝滑丝。 （5）焊接时注意不能有虚焊，防止在飞行过程中因为抖动而导
三、多旋翼无人机动力系统的组装

多旋翼无人机系统组成5

多旋翼无人机系统组成5

5. 飞行控制器
无人机之所以能够在空中自主飞行，就是因为无人机也和人类一样，也拥有一个大脑，那就是无人机的核心-飞控，也称自驾仪。

有了这套自驾仪，通过地面端的电脑或者手机就可以控制一架飞机自主起飞、自主导航、自主降落了。

（1）飞行控制原理。

飞行控制器简称飞控，飞控内部由一些传感器和多块单片机构成。

现在的飞控内部使用的都是由三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器和气压计组成的一个IMU（（Inertial measurement unit），也称惯性测量单元。

三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器中的三轴指的就是飞机左右、前后、垂直方向上这三个轴，一般都用XYZ来代表。

X轴叫做横滚轴，Y轴叫做偏航轴，是Z轴叫做俯仰轴。

图2.13 飞机的三个运动轴
我们都知道，陀螺在不转动的情况下它很难站在地上，只有转动起来了，它才会站立在地上，或者说自行车，轮子越大越重的车子就越稳定，转弯的时候明显能够感觉到一股阻力，这就是陀螺效应，根据陀螺效应，人们发明出陀螺仪。

最早的陀螺仪是一个高速旋转的陀螺，通过三个灵活的轴将这个陀螺固定在一个框架中，无论外部框架怎么转动，中间高速旋转的陀螺始终保持一个姿态。

通过三个轴上的传感器就能够计算出外部框架旋转的度数等数据。

图2.14 三轴陀螺仪示意图。

多旋翼无人机的介绍和航拍应用浅谈

多旋翼无人机的介绍和航拍应用浅谈

飞行器航空器
无人多
旋翼轻于
空气
气球
飞艇
重于
空气
旋翼
固定翼
共轴、纵列、
横列双旋翼
多旋翼
自转旋
翼机
直升机
航天器
卫星
火箭
有人多
旋翼
升力的标准公式Lift=1/2 CyρV²S
结构子系统
机载链
路子系统遥控接收机、机载数传模块及天线、机载图传模块和天线
典型多
旋翼无人机系统链路
分系
统
飞行
器平
台分
系统
飞控子
系统
动力子
系统
机架、脚架、云台
主板控、飞控软件、外接式IMU、
GPS、其他外接传感器
桨、电机、电调、电池、充电器
地面
站分
系统
地面链
路子系
统
遥控子
系统
（操纵）
遥测子
系统
（显示）
遥控发射机杆、开关、键盘、鼠
标等
遥控发射机、地面数传模块和天
线、地面图传模块及天线
飞控地面站界面、图传显示屏、
OSD
飞控内外回路（姿态、位置）均不参与控制飞控内回路稳定姿态，外回路稳定位置，人来影响修正位置飞控内回路稳定姿态，人来影响姿态以改变位置军用:舵面遥控民用:纯手动模式
军用:姿态遥控
民用:姿态或曾稳模式
军用:人工修正
民用:GPS 模式
飞控内回路稳定姿态，外回路根据航点设置控制位置
军用:自主
民用:航线飞行
注意线的顺序
thanks。

多旋翼无人机系统组成7

多旋翼无人机系统组成7

7．遥控装置
遥控装置包括遥控发射机和接收机，接收机装在飞行器上。

一般按照通道数将遥控器分成六通道、八通道、九通道、十四通道遥控器等。

遥控器上的通道数即表示信号模式，一个通道相对应一个信号，这个信号使得我们的飞行器可以做出相应的动作，如前进后退、左转右转，这样都各算一个通道，就象我们家里的灯一样，不同的开关管理着不同的灯泡、灯管，一个开关控制一路，即一个通道。

遥控器通道越多，则表示能控制的功能越多，可以做更多的动作。

多旋翼无人机最基本的飞行动作有上升下降（油门）、左右移动（横滚）、前后运动（俯仰）和水平转弯（偏航）等，这些动作各需一个遥控通道，再加上起落架收放、飞控模式转换、云台控制（俯仰、水平转动、横滚等）、相机控制等，共需要大约9个通道。

更多的通道可以执行更多的动作和实现更多的功能，当然也要更高的成本，要根据实际需要来选择。

图2.22 FUTABA 14SG 2.4GHz 14通道遥控器
(1) 普通航模用遥控器
大部分的民用无人机都采用的是与普通航模遥控器近似的2.4G或5.8G遥控器控制，分亚洲流派(日本手)和欧美流派(美国手)，两种操纵方式的区别在于控制油门的操纵杆是在右边(日本手)还是左边(美国手)，固定翼的飞手用日本手较多，而直升机的飞手则习惯采用美国手，两种流派各有利弊。

对于新手而言，主要还是取决于周围的群体采用哪种流派飞行的多，这样方便老飞手进行指导和帮助调飞机。

市场上主流的多旋翼飞行器一般默认都是美国手。

多旋翼无人机组成结构

多旋翼无人机组成结构

多旋翼无人机组成结构
多旋翼无人机组成结构通常包括以下部分：
1.机身：多旋翼无人机的中心部分，通常由轻质材料制成，如碳纤维、铝合金等，具有良好的强度和刚度。

2.电机：多旋翼无人机通常配置4个以上电机，一般采用无刷直流电机，功率和转速根据不同型号和用途而定。

3.电调：电调是控制电机转速的关键部件之一，包括PWM（脉宽调制）控制器和速度控制模块等。

4.传感器：多旋翼无人机需要配备多种传感器，包括加速度计、陀螺仪、罗盘、气压计等，这些传感器可以监测无人机在空中姿态、高度、速
度等信息，为飞行控制提供参考。

5.飞控：飞控是多旋翼无人机的核心控制系统，它能够通过传感器收
集的数据进行数据处理和算法运算，控制无人机飞行姿态、飞行速度等。

6.电池：多旋翼无人机需要搭载高性能的锂聚合物电池，以提供续航
电力。

7.无线通信模块：多旋翼无人机需要配备无线通信设备，用于与地面
控制台实现无线数据传输、遥控指令传输等功能。

8.可编程LED灯：可编程LED灯用于增加无人机的可见性，提高飞行
安全性。

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从而完成前后左右高低上下的飞行动作，而电
池负责供电，机架将所有的零件固定在一起。 下面以大疆筋斗云DJI S1000+为例进行介绍。
1．机身和起落架 图2.3 DJI S1000+飞行器
机身由中心板、机臂（包含电机、电调和螺旋桨）、智能起 落架等组成。
图2.4 DJI S1000+飞行器中心板
• 专业多旋翼航拍飞行器的机身和起落架多 用强度高而重量轻的碳纤维复合材料制作。
• 无刷电机的一个重要参数是KV值，它是指电机 输入电压每提高1伏特，电机空载转速提高的 量。例如大疆的DJI 4114电机的KV值是 400prm/V，即说明电机空载情况下加1伏特电 压转速为每分钟400转，2伏特电压每分钟800 转，依此类推。同型号电机(比如都是4114)低 KV值比高KV值提供的扭力大，类似于汽车一挡 的速度虽然慢，但是爬坡更容易。但是低KV值 需要配大螺旋桨，如果搭配不合适会造成严重 的反扭现象。另外，像电机重量、最大拉力、 最大起飞重量等也是无刷电机重要参数。
• 外转子无刷电机的命名原则，各个厂家有所不同，有以电机定子的直 径和高度来命名，也有以电机的直径和高度来命名。多旋翼无人机所 用的电机大多都是以电机定子的直径与高度来命名。例如大疆的DJI 4114电机，指的是该电机定子直径41MM，定子高度14MM。
图2.7 DJI 4114电机和桨夹
图2.8 无刷电机定子和转子
图2.10 桨叶的剖面和飞机机翼的升 力原理
图2.11 两叶浆和三叶浆
• 螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大。多 旋翼飞行器的螺旋桨一般使用两叶浆，同电机类似，螺旋桨也 有如8045, 9047等4位数字标示，前面2位代表螺旋桨的直径，也 就是长度，单位是英寸。但是要注意，9047是直径9英寸螺旋浆， 而1045是直径10英寸螺旋浆。后面两位数是指几何螺距，螺距 原指螺纹上相邻两牙对应点之间的轴向距离，可以理解为螺丝 转动一圈前进的距离。而螺旋桨的螺距是螺旋桨在固体介质内 无摩擦旋转一周所前进的距离。简单来说可以理解为螺旋桨桨 叶的“倾斜度”，螺距标称越大倾斜度越大。螺旋桨长度和螺 距越大，所需要的电机或发动机级别就越大。螺旋桨的长度越 大，某种程度上能够保证飞机俯仰稳定性越高，螺距越大飞行 速度越快。四轴飞行器为了抵消螺旋桨的自旋，相邻的螺旋桨 旋转旋转的叫正桨（CW）、逆时针旋转的是反桨（CCW）。 安装的时候一定记得无论正反桨有字的一面是向上的。
• 无刷电调的主要参数有输入电压范围、输出持续电流和最大允许瞬时 电流、兼容信号频率等。多旋翼航拍无人机通常为11.1V—22.2V（3-6 节锂电池）直流电压，持续电流20A—40A，兼容信号频率30-450 Hz。 一些通用型电调还带有BEC（battey elimination circuit免电池电路）输 出，例如5V/2A，可以为飞控和遥控接收器等设备供电。但是如果这 些设备需要的供电电流大于BEC所能提供的电流，就需要专门的供电 设备来供电。大疆的DJI S1000+使用的是4114专用电调，工作电流40A， 工作电压6S LiPo（6节锂电池），兼容信号频率30Hz-450Hz。
和传统金属材料相比，复合材料具有比强
度和比刚度高、热膨胀系数小、抗疲劳能
力和抗振能力强的特点，将它应用于无人 机结构中可以减重25％-30％。为了携带方 便，多旋翼飞行器常作成机臂可折叠结构，
而且智能起落架能够在飞行器起飞后离开
地面一定高度时可遥控升起或折叠，使相 机随云台转动时视线不被遮挡。
图2.5 折叠后的DJI S1000+
图2.6 飞行中起落架收起
• 2．电机 • 多旋翼无人机一般采用外转子无刷电机（定子为绕组与硅钢片组成的
框架，转子磁钢在电机外部旋转）作动力。它的优点是转动惯量大、 转动平稳、转矩大、磁铁好固定。无刷电机相对有刷电机寿命更长、 性能更稳定。 普通的直流电机是利用碳刷进行换向的，碳刷换向存在 很大的缺点，例如机械换向产生的火花引起换向器和电刷摩擦、电磁 干扰、噪声大、寿命短、结构复杂、可靠性差、故障多，需要经常维 护等。而无刷直流电机在电机性能上和直流电机性能相近，同时电机 没有碳刷。无刷电机是通过电子换向达到电机连续运转目的的。无刷 电机的换向模式分为方波和正弦波驱动，就其位置传感器和控制电路 来说，方波驱动相对简单、价廉而得到广泛利用。目前，多旋翼无人 机多采用方波驱动无刷电机。
• 3．电调 • 电调的全称是电子调速器，针对电机不同可分为有刷电子调速器和无
刷电子调速器，它根据控制信号调节电动机的转速。无刷电调输入是 直流，可以接稳压电源，或者锂电池。一般的供电都在2-6节锂电池左 右。输出是三相脉动直流，直接与电机的三相输入端相连。如果上电 后，电机反转，只需要把这三根线中间的任意两根对换位置即可。无 刷电调有一对信号线连出，用来与飞控系统连接，控制电机的运转。 多旋翼无人机需要使用专用电调，以适应多轴快速反应。
2.1.2多旋翼无人机系统的组成
• 多旋翼无人机的基本组成有机身和起落架、电 机（电动机）、电调(电子调速器)、飞控(飞行 控制器)、螺旋桨、动力电池、遥控装置（遥 控发射器和接收器）等，原理为遥控器发射遥 控信号--遥控接收器收到信号传输给飞控，飞 控将遥控信号转化传输给电调，电调通过调节
不同电机的供电电压以控制螺旋桨的旋转速度
图2.9 DJI 4114专用电调
• 4. 螺旋桨 • 靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的
装置，简称螺旋桨。它由多个桨叶和中央的桨毂组成，桨叶好 像一扭转的细长机翼安装在桨毂上，发动机轴与桨毂相连接并 带动它旋转。直升机旋翼和尾桨也是一种螺旋桨。 • 螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量空气向后（向下）推去，在桨 叶上产生一向前（向上）的力，即推进力。一般情况下，螺旋 桨除旋转外还有前进速度。如截取一小段桨叶来看，恰像一小 段机翼。桨叶上的气动力在前进方向的分力构成拉力。在旋转 面内的分量形成阻止螺旋桨旋转的力矩，由发动机的力矩来平 衡。对于固定翼来说主要提供的是推力，对于多轴来说提供是 的升力。在不超负载的情况下，飞机可以更换很多不同的桨， 同样可以飞起来，但是飞行效果和续航时间，却是大相径庭。 螺旋桨选得适合，飞行更稳，航拍效果和续航时间都兼得，选 得不好可能效果就相反了。