多轴飞行器基础篇

多轴飞行器基础篇
一、DIY四轴需要准备什么零件（基本配备）
1、无刷电机（4个）
2、电子调速器（简称电调，4个，常见有好盈、银燕、中特威、新西达等品牌）
3、螺旋桨（4个，需要2个正浆，2个反浆）
4、飞行控制板(简称:飞控，常见有APM、Pixhawk、KK、FF、玉兔等品牌）
5、电池（11.1v航模动力电池）
6、遥控器（最低4通道遥控器，最好是以上，因为可以切换飞行模式）
7、机架
8、充电器(尽量选择平衡充电器)
二、四轴全套制作流程：
材料和设备置办齐全之后，我们开始动手制作四轴飞行器。

1、机架零件：上下底板、四支机臂、一包螺丝。

2、在下底板用电钻和锉刀加工两个方形槽出来，方便电池扎带穿过，用来固定电池。

方形槽的位置和尺寸依照电池大小自行设计。

3、准备电烙铁和焊锡，将电调电源线和电池电源线焊接到下底板（分电板）相应位置上。

注意别搞错正负极，也别弄短路。

4、准备好螺丝刀，用该机架自带的螺丝将四支机臂固定到下底板上。

螺丝得拧紧，但别拧坏了。

5、将上底板和四支机臂用剩下的螺丝固定好
6、先将四个电机组装好，再将它们分别固定到机臂的端部。

7、给电调刷BLHeli固件
（由于主贴过于冗长，刷电调部分详细内容见此分贴：
/thread-5546515-1-1.html）
8、四个电调都刷过BLHeli固件之后，将电调用黑胶布包好，再用尼龙扎带将其捆绑在四支机臂下方。

如下图X型四轴，红色机臂角平分线即为机头方向。

按照MWC四轴的电机转向分布图，将电调和电机连接起来，务必接电池后，用遥控器油门通道测试每个电机转向，转向与分布图规定不符者需交换三相线中任意两根。

确保四个电机转向与分布图中完全一致。

电机转向分布图如下：
电机与电调正确连接后如图所示：
9、给飞控板烧录程序及配置相关参数。

四轴的动力系统完成之后，就轮到给飞控板烧录程序和配置相关参数步骤了。

用FTDI连接电脑和飞控
运行Arduino IDE，到MultiWii_2_2\MultiWii文件夹下打开主程序MultiWii.ino，其他子程序会自动打开。

如下所示:
最大化后选择倒数第三个子程序config.h。

整个飞控程序中，我们需要配置的只有config.h。

10、MultiWii GUI参数配置
往飞控里烧玩程序之后，需要打开GUI，即MultiWii /MultiWiiConf文件夹下的MultiWiiConf.exe。

之前讲过，要想运行MultiWiiConf.exe，得先安装JAVA虚拟机。

Multiwii 的GUI程序需要JAVA虚拟机的支持，需下载安装：
/zh_CN/download/manual.jsp?locale=zh_CN
（如果你的电脑是win7 64位的系统，安装了JAVA虚拟机后GUI仍然运行不了，那你就需要到C:\Program Files\Java\jre7\bin\找到并复制javaw.exe，然后粘贴到
C:\Windows\SysWOW64\这个文件夹下面，再重新运行GUI即可）
成功运行则出现如下界面：
若按照上图正确操作则会出现以下界面：
11、把飞控板固定到机架上底板上
在飞控板背面四个角落粘上厚一点的3M泡沫双面胶，再将飞控板粘到机架上底板中央，一定要注意位置置中，与机架方向对齐。

条件好一点可以加一块减震硅胶PU胶。

用3M胶或PU胶的好处是起隔震作用，减少机体振动对传感器的影响。

注意飞控板的飞行方向（蓝灯所在箭头方向）和四轴机头方向（红色机臂角平分线方向）要对齐重合。

飞控板要尽量安放在上底板的中央。

具体如下图所示：
12、飞控板和遥控器接收机的连接
熟读遥控器的使用说明，依照说明先设置遥控器，比如机型要选择固定翼模式，控制杆设置默认即可，之前也讲了可以在高级设置菜单下的可编程混控设置三档开关，用于切换飞行模式。

这些最基本的遥控器设置都必须提前做好，哪里不懂就仔细阅读使用说明书。

这是天7的接收机图示
按照图中各通道的功能，将接收机和飞控板连接起来，这里我们只连接5个通道：
飞控板接收机
THRO --------- 油门（第3通道）
RO ---------- 副翼（第1通道）
PI ---------- 升降舵（第2通道）
YA ---------- 方向舵（第4通道）
MO ---------- 起落架（第5通道，设置三档开关之后用来切换飞行模式）
然后用双面胶粘到机架下底板，可以用尼龙扎带把连接线束一束。

如下图所示：
13、飞控板与电调的连接
电调自身带信号线：红色为+5V，黑色为GND，白色为PPM信号。

整个机体来看，按照机头方向将四个电机分为头左（3号电机），头右（10号电机），尾左（11号电机），尾右（9号电机）。

3号电机信号线连接飞控板输出部分3号排针，10号电机连接10号排针，11号电机连接11号排针，9号电机连接9号排针。

需要注意的是：飞控板由电调供电，有
四个电调，但不能让四个电调并联供电，会引起故障。

所以必须剪断其中三个电调的+5V
供电线。

只留一个电调给飞控板供电。

如下图所示
连接好之后如下图所示
这样再用电池扎带将电池固定在下底板上，那整架飞机就算初步组装完成。

进一步调试之后，装上桨就可以去试飞了。

这里提一下：调试的时候不要装桨，不小心会伤着人，等调试完成之后试飞阶段再装桨。

14、四轴整机调试
插上FTDI，打开MultiWii GUI，现在进行整机调试。

A、整机校准加速度计
具体操作：将四轴整机平放在水平面上，比如大理石地面。

点击GUI上的CALIB_ACC，看到加速度计pitch、roll轴示数归零，Z轴示数在512左右则表明校准成功。

B、遥控器设置
具体操作：在对遥控器进行了基本设置的基础上，打开遥控器开关，这时接收机上的红灯会灭掉，表示连接成功。

这时观察GUI上遥控器各通道示数会有变化。

首先检查各通道正反是否正确。

推动前四个通道的摇杆，正反设置正确的标志：
油门通道：向前推动摇杆，GUI里油门通道示数变大；向后拉摇杆，GUI里油门通道示数变小。

升降舵通道：向前推动摇杆，GUI里油门通道示数变大；向后拉摇杆，GUI里油门通道示数变小；自动回中GUI示数在1500左右。

副翼通道：向右推动摇杆，GUI里油门通道示数变大；向左推动摇杆，GUI里油门通道示数变小；自动回中GUI示数在1500左右。

方向舵通道：向右推动摇杆，GUI里油门通道示数变大；向左推动摇杆，GUI里油门通道示数变小；自动回中GUI示数在1500左右。

三档开关通道：低档GUI示数1000左右；中档GUI示数1500左右；高档GUI示数2000左右。

若正反向不正确，则在遥控器设置里正反设置里改动即可。

正反设置完成之后需要校准各通道行程，要求各通道最小值在1050以下，最大值在1950以上。

然后升降舵、副翼、方向舵三个通道需要校准中立点（即摇杆自动回中那个值），利用遥控器各通道旁边的微调开关，将以上三通道的中立点校准到1500左右，偏差不超过正负4。

设置完正反向、通道行程、通道中立点之后，会得到如下界面
C、尝试解锁
尝试解锁之前不要接上电池，接了电池解锁之后电机就会动了。

初始时先看看解锁后GUI 上的各电机输出是否正常。

遥控器摇杆的组合运用说明见此文档：
/forum.php? ... TI5NjczMnw1NTQ2MDU3
还有要感谢fpvdiy博主，写有关MWC的一些列好教程，大家可以参考他的博文
/s/articlelist_2164576720_0_1.html
关于遥控器摇杆组合操作，大家也可以参考他的博文：
/s/blog_8104d1d00100swc2.html
再次感谢写这些教程的博主。

操作遥控器的时候注意对应自己的遥控器是美国手还是日本手。

若解锁成功，则初始时刻各个电机的输出是你当时在程序里设置的MINTHROTTLE的值，称之为怠速，即飞控解锁之后四个电机将以怠速转动。

你加油门之后四个电机的输出将升高且各不一样（PID算法的原因，主要是I在作怪）。

所以当你发现四个电机输出不一致时不要奇怪，这是I在捣乱，呵呵。

若解锁不成功，则是你各通道行程没设置对。

D、重新确认一下飞行模式是否设定
注意设定之后随着三档开关的切换，飞行模式也在切换（GUI里颜色变绿）。

PID参数暂时不用调整，默认参数就能飞的很稳，注意改动参数后要点击WRITE将改动写入飞控里，否则你的改动将不起作用。

E、利用遥控器摇杆组合校准陀螺仪
飞控板指示灯闪烁，静态下GUI里陀螺仪输出数据归零则说明陀螺仪校准完成。

15、电调校准
在程序配置部分有讲过，在试电机之前要进行电调校准。

电调可以用遥控器校准，也可以直接用程序校准。

进行这一步，四轴不能装桨，会出危险。

具体操作：用Arduino IDE打开MultiWii程序，转到子程序config.h，将代码拉倒最底部，找到ESCs calibration
去掉//#define ESC_CALIB_CANNOT_FLY这句代码前面的两条斜线，启用这句代码，并将改过的程序烧录到飞控板里。

烧录完成后，拔掉FTDI，接上电池，这时你会听到一段奇怪的音调，等待一分钟左右，拔掉电池，重新插上FTDI，将#define ESC_CALIB_CANNOT_FLY 这句代码注释掉，再次烧录到飞控板里，至此校准电调完成。

16、试电机
以上设置完成之后，可以将电池接上，注意此时仍然不能装桨。

开遥控解锁，此时你会发现四个电机都转动，推油门转速增大，推升降舵和副翼、方向舵，相应的电机会有转速变化。

若出现这些现象说明电机正常运转。

若出现有的电机堵转，那可能是你的MINTHROTTLE
设置过小，改程序增大一些试试看，直到四个电机同时转动方可。

17、初次试飞
至此你已经可以带着四轴和遥控器出去试飞了。

也只有到这一步你才能将四支桨装上，注意桨的方向要与电机转向相同，螺丝尽量拧紧了。

初次试飞，成败与否不可预测，人身安全最为重要。

找个宽阔一些，人少一些的泥松草厚的飞场，放置四轴，接上电池，解锁，慢慢推油门，一点一点的小心操控。

三、基本原理与名词解释
1、遥控器篇
（1）什么是通道？
通道就是可以遥控器控制的动作路数，比如遥控器只能控制四轴上下飞，那么就是1个通道。

但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有：上下、左右、前后、旋转
所以最低得4通道遥控器。

如果想以后玩航拍这些就需要更多通道的遥控器了。

（2）什么是日本手、美国手？
遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手，所谓遥控器油门，在四轴飞行器当中控制供电电流大小，电流大，电动机转得快，飞得高、力量大。

反之同理。

判断遥控器的油门很简单，遥控器2个摇杆当中，上下板动后不自动回到中间的那个就是油门摇杆。

2、飞行控制板篇
简称飞控
飞控的用途？
如果没有飞控板，四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致型等原因形成飞行力量不平衡，后果就是左右、上下的胡乱翻滚，根本无法飞行，飞控板的作用就是通过飞控板上的陀螺仪，对四轴飞行状态进行快速调整（都是瞬间的事，不要妄想用人肉完成），如发现右边力量大，向左倾斜，那么就减弱右边电流输出，电机变慢，升力变小，自然就不再向左倾斜。

什么是x模式和+模式？
购买飞控的时候老板都要问这个问题，刷买什么模式的，以上就是区别。

X模式要难飞一点，但动作更灵活。

+模式要好飞一点，动作灵活差一点，所以适合初学者。

特别注意，x模式和+模式的飞控安装是不同的。

如果飞控板安装错误，会剧烈的晃动，根本无法飞。

选什么飞控好？
个人意见初学的先来个kk飞控吧，最便宜，尝个鲜够用了。

当然，目前市面上有的飞控还包括：APM、Pixhawk、FF、玉兔等品牌
3、电调篇
（1）为什么需要电调？
电调的作用就是将飞控板的控制信号，转变为电流的大小，以控制电机的转速。

因为电机的电流是很大的，通常每个电机正常工作时，平均有3a左右的电流，如果没有电调的存在，飞控板根本无法承受这样大的电流（另外也没驱动无刷电机的功能）。

同时电调在四轴当中还充当了电压变化器的作用，将11.1v的电压变为5v为飞控板和遥控器供电。

（2）买多大的电调？
电调都会标上多少A，如20a，40a 这个数字就是电调能够提供的电流。

大电流的电调可以兼容用在小电流的地方。

小电流电调不能超标使用。

根据我简单测试，常见新西达2212加1045浆最大电机电流有可能达到了5a，为了保险起见，建议这样配置用30a 或40a电调（大家用20a电调的也多），说买大一点，以后还可以用到其他地方去。

（3）四轴专用电调是什么意思？
因为四轴飞行要求，电调快速响应，而电调有快速响应和慢速响应的区别，所以四轴需要快速响应的电调。

其实大多数常见电调是可以编程的，能通过编程来设置响应速度。

所以其实并没有什么专用一说。

（4）电调编程什么意思？
首先要说明电调是有很多功能模式的，选择这个功能就是对电调编程。

编程的途径可以直接将电调连接至遥控接收机的油门输出通道（通常是3通道），按说明书，在遥控器上通过搬动摇杆进行设置，这个方法比较麻烦，但节约。

另外，还可以通过厂家的编程卡来进行设置（需要单独购买），方法简单，无需接遥控器。

为了保险，一定要将购买的电调设置一致，否则难以控制。

如：电调的启动模式不一样，那么有些都转很快了，有些还很慢，这就有问题了。

注：通过遥控器进行设置电调，一定要接上电机，因为说明书上说的“滴滴”类的声音，是通过电机发出来的。

我开始就是因为没有接电机，还疑惑怎么没声音，以为坏了。

4、无刷电机与螺旋桨篇
电机分为有刷电机和无刷电机，不要买错了，无刷是四轴的主流。

它力气大，耐用。

（1）电机的型号含义？
经常看人说什么2212电机，2018电机等等，到底是什么意思呢？这其实电机的尺寸。

不管什么牌子的电机，具体都要对应4位这类数字，其中前面2位是电机转子的直径，后面2位是电机转子的高度。

注意，不是外壳哦。

简单来说，前面2位越大，电机越肥，后面2位越大，电机越高。

又高又大的电机，功率
就更大，适合做大四轴。

通常2212电机是最常见的配置了。

（2）什么是电机kv值？
每个无刷电机都会标准多少kv值，这个kv是外加1v电压对应的每分钟空转转速，例如：1000kv电机，外加1v电压，电机空转时每分钟转1000转，外加2v电压，电机空转就2000转了。

（3）桨的型号含义？
同电机类似，桨也有啥1045,7040这些4位数字，前面2位代表桨的直径（单位：英寸1英寸=254毫米）后面2位是桨的角度。

（4）什么是正反桨，为什么需要它？
四轴飞行为了抵消螺旋桨的自旋，相隔的桨旋转方向是不一样的，所以需要正反桨。

正反桨的风都向下吹。

适合顺时针旋转的叫正浆、适合逆时针旋转的是反浆。

安装的时候，一定记得无论正反桨，有字的一面是向上的（桨叶圆润的一面要和电机旋转方向一致）。

5、电机与螺旋桨的搭配
这是非常复杂的问题，我自己也在研究当中，所以建议采用大家常见的配置吧，但原理这里可以阐述一下。

螺旋桨越大，升力就越大，但对应需要更大的力量来驱动；
螺旋桨转速越高，升力越大；
电机的kv越小，转动力量就越大；
综上所述，大螺旋桨就需要用低kv电机，小螺旋桨就需要高kv电机（因为需要用转速来弥补升力不足）
如果高kv带大桨，力量不够，那么就很困难，实际还是低速运转，电机和电调很容易烧掉。

如果低kv带小桨，完全没有问题，但升力不够，可能造成无法起飞。

例如：常用1000kv电机，配10寸左右的桨。

6、电池和充电器篇
（1）为什么要选锂电池？
同样电池容量锂电最轻，起飞效率最高。

（2）电池的多少mah时什么意思？
表示电池容量，如1000mah电池，如果以1000ma放电，可持续放电1小时。

如果以500mh 放电，可以持续放电2小时。

（3）电池后面的2s，3s，4s什么意思？
代表锂电池的节数，锂电池1节标准电压为3.7v，那么2s电池，就是代表有2个3.7v电池在里面，电压为7.4v。

电池后面多少c是什么意思？
代表电池放电能力，这是普通锂电池和动力锂电池最重要区别，动力锂电池需要很大电流放电，这个放电能力就是C来表示的。

如1000mah电池标准为5c，那么用5x1000mah，得出电池可以以5000mah的电流强度放电。

这很重要，如果用低c的电池，大电流放电，电池会迅速损坏，甚至自燃。

(4)多少c快充是什么意思？
这个与上面的c一样，只是将放电变成了充电，如1000mah电池，2c快充，就代表可以用2000ma的电流来充电。

所以千万不要图快冒然用大电流，超过规定参数充电，电池很容易损坏。

(5)怎么配电池？
这与选择的电机、螺旋桨，想要的飞行时间相关。

容量越大，c越高，s越多，电池越重；
基本原理是用大桨，因为整体搭配下来功率高，自身升力大，为了保证可玩时间，可选高容量，高c，3s以上电池。

最低建议1500mah，20c，3s。

小四轴，因为自身升力有限，整体功率也不高，就可以考虑小容量，小c，3s以下电池。

（没玩过，不做建议）
(6)平衡充电什么意思
如3s电池，内部是3个锂电池，因为制造工艺原因，没办法保证每个电池完全一致，充电放电特性都有差异，电池串联的情况下，就容易照常某些放电过度或充电过度，充电不饱满等，所以解决办法是分别对内部单节电池充电。

动力锂电都有2组线，1组是输出线（2根），1组是单节锂电引出线（与s数有关），充电时按说明书，都插入充电器内，就可以进行平衡充电了。

7、机架篇
（1）机架的轴长短有没有规定？
理论上讲，只要4个螺旋桨不打架就可以了，但要考虑到，螺旋桨之间因为旋转产生的乱流互相影响，建议还是不要太近，否则影响效率。

这也是为什么四轴用2叶螺旋桨比用3叶螺旋桨多的原因之一（3叶的还有个缺点，平衡不好做）
【实战调试】
安装好四轴以后是需要做一些准备工作的，这里以我用过的kk飞控为例
一、Kk飞控的连接
飞控解锁
飞控接上电不是马上可以起飞的，这是安全设计，所以需要解锁。

（飞控设置略，很多攻略了）
通上电，飞控板上的灯是不亮的，只有电调发出的滴滴声，将油门打到最低（注意油门方向，需要实现确定是设置的向上为最低，还是向下为最低），然后方向舵向右板到底，飞控板的灯就会亮，电调也不会再继续发声，说明准备好起飞了。

二、螺旋桨的安装
调试完毕，最后安装螺旋桨，安装好后，第一件事是拿手上，轻加油门，看看是否风都往下吹，电机的旋转是否是正转和反转间隔的。

如果剧烈抖动，并且升力很小，就应该是正反浆没有安装对。

交换一下。

如果旋转方向不是间隔的，就需要将电调和电机的连接线1和3，交换一下，进行旋转方向校正。

次序为，先方向，后螺旋桨。

三、注意电池过放
电调是可以设置电池低压保护的，但尽量不要等电调保护的时候才充电，这样可以延长使用寿命。

四、怎么知道是否能正常起飞？
一切准备完毕，怎么知道是否可以试飞了呢，我个人建议为了避免匆忙上马，秒炸。

先拿手上试飞比较好，但要注意离身体距离。

拿手上通电，加油门，如果一切正常，四轴是不会大幅度的晃动的，而是比较平稳。

还可以故意左右晃动一下，会感觉到四轴保持平衡的反力量，只要达到这个效果，就基本达到了试飞的条件。

kk飞控我复位了好几次，只要没有意外，是基本都能成功的。

试飞场地建议选草坪，这样的不容易摔坏。