四軸飛行器自制教程 航拍飛行器自制教程

四軸航拍飛行器結構

1、機架：飛機的骨架，載有各種設備。

2、飛控：飛機的大腦，載有加速度計、陀螺儀、氣壓計、羅盤等傳感器。由它來控制四個電機的轉速進而控制飛機的姿態。或是加上GPS完成定高定點返航等功能。其本質是單片機。常見的飛控有 xaircraft的superX、DJI的NAZA WKM A2、零度的X4 雙子星、APM、MWC、QQ飛控、CC3D等。

3、電調：全稱為電子調速器,它的輸入是直流，通常由2-6節鋰電池來供電。輸出是三相交流，可以直接驅動電機。另外航模無刷電子調速器還有三根信號輸出線，用于接接收機。信號線可以引出穩定的5V電壓，一般可以帶2-4個舵機供電。航空模型就是通過遙控對航模無刷電子調速器的控制以達到調整飛機的各種飛行姿勢和動作。

4、無刷電機：通過三相交流電產生一個旋轉磁場驅動轉子轉動。有寬調速、小體積、高效率和穩態轉速誤差小等特點。無刷電機KV值定義為 轉速/V，意思為輸入電壓增加1伏特，無刷電機空轉轉速增加的轉速值。但對于無刷電機來說不只是說明電機轉速與電壓成嚴格的線性比例關系。

5、遙控、接收：顧名思義；用來接收和發送指令。

自制航拍飛行器工具基礎

為了減少不必要的花費，推薦大家一次性購買以下工具及耗材：

電烙鐵、剝線鉗、剪線鉛（普通鉗子hold不住粗的硅膠線）、內六角一套、螺絲刀一套、小臺鉗、零件、水平泡、熱縮管（4mm和5mm的用的比較多，別的看情況）、BB響（容易丟可以買幾個備用）

航拍飛行器diy步驟教程

步驟一：打造機身

四軸飛行器的中心樞紐由兩塊PC板所組成。在這裡下載裁剪和鉆孔的模板，照原尺寸輸出，暫時黏貼在PC板上。先以塑膠雕刻刀劃出刻痕，再以1/8"鉆頭鉆孔。

步驟二：切割支架并鉆孔

鋸好四個10"–11"方型木榫支架。支臂愈短，飛行器愈敏捷，但支臂愈長，飛行器愈穩定。各鉆兩個3mm的小孔，一個距離尾端6mm，另一個距離尾端26mm。

步驟三：組裝機身

用螺絲把支臂固定在PC板上。用M3×25mm螺絲瑣住內孔，M3×20mm螺絲瑣住外孔。支臂用螺絲固定好以后，外觀看起來也不錯的話，「只要在外孔螺絲」涂上螺絲密封膠，套上并栓緊螺帽；內孔螺絲則輕輕套上螺帽，還不用拴緊。

步驟四：連接動力核心

動力核心包括六個零件：四個電子速度控制器、電源模塊和攝影機穩定器控制板。首先，分離XT60公連接座和APM電源模塊線。每條紅色和黑色電線大約都要剝除?"絕緣外皮，剝線的尾端鍍錫。從銅漸縮管兩端各鋸下?"的環圈，銼平凹凸不平的邊緣，六條紅色電線的正端子焊在內環，相應的六個黑色負端子連接外環，以泡綿防水膠條包裹內環，以外環套住。最后，整個中心涂上絕緣膠。

連接馬達和電子速度控制器，可說是令人煩悶的工作，直接購買配電盤會很省事，卻會佔空間和徒增重量。我偏好自製配電盤，只要利用漸縮銅管的兩個環圈即可完成，看起來也很精間和整齊。

步驟五：馬達底座鉆孔

這里教你如何用一般的C型管夾輕松自制起落架。你也可以買便宜的組合式起落架／馬達底座，以間化制作流程。

若你打算自制降落支架，你將需要把馬達直接安裝在支架上。首先要在每根支架做記號，并鉆好不明顯的盲孔，好讓馬達轉軸可以自由旋轉。使用5/16"鉆頭是很好的選擇。

步驟六：安裝馬達

裁切馬達的支架，用兩個M3×20mm螺絲將馬達和馬達支架固定在四旋翼支架的尾端。你必須瑣緊每個螺絲，并確保馬達軸可以自由旋轉，若無法自由旋轉，再度檢查四旋翼支架的凹槽，最后以銼刀磨平馬達支架的邊緣。

步驟七：加上起落架

將動力核心滑入兩片透明板之間，再將電子變速器的電源線纏繞在四條支架上。若馬達和電子變速器的製造商相同，很可能會有預先安裝好的「子彈」接頭，這時候直接把馬達導線插入變速器導線，多馀的電線盤繞在支架底下。你也可以把電線直接焊在電子變速器控制板上以間化結構。固定好馬達導線和電子變速器導線，再以束線帶綑好支架底下多馀的電線。

用剪線鉗將四個C型夾剪成對半，J型底座擱置一旁，以銼刀磨平切割面，接著在安裝孔兩側磨出兩個小凹槽，把這個底座安裝在每條支架的尾端，亦即馬達機架內側，束線帶則繞過剛剛磨好的凹槽。

步驟八：安裝防震座

移除PVC軟管的水管扣環，留待其他專題使用。利用筆式美工刀，從橡膠軟管切下兩個3/4"的塑膠環，對好機身突出來的內孔螺絲，以拇趾用力擠壓，形成兩個凹痕，再以?"鉆頭在凹痕鉆洞，但不要鉆過另一面。以M3平墊圈和螺帽把塑膠環瑣在機身上，調整好鬆緊度后，就用螺絲密封膠固定住。

從軟管上裁切兩個防震座，之后會用來安裝云臺和電池座，以免攝影機受到螺旋漿震動而受影響。順便在上方騰出一點空間，來安裝云臺控制器。

步驟九：安裝攝相機和電池座

萬象支架和電池支架主要由三組間單的L型支架便可組裝而成，我將他們稱為支架、翻滾軸和俯仰軸支架。

把鋁棒（1/8"×?"×36"）鋸成兩根18"鋁條，再把其中一根鋸成9"的鋁條，總共會拿到三根鋁條。每一根鋁條都折成直角，可利用有斜邊的木塊或鋁塊，把彎曲的半徑增加到?"（居烈彎曲可能帶給鋁條過多壓力，進而有損鋁條的支撐力）。鋁條彎曲好以后，把每個支架割成洋板大小。

將支架放在正確的安裝位置上，并在X軸與Y 軸支架上較短的那一端，劃記并在正中央鉆出3個半徑1/8" 的孔。在兩個支架上，外側的小孔應該要距離支架尾端3mm遠，而兩個小孔之間的距離則應為9.5mm。最后，使用階梯鉆頭將中間孔擴成2" 大，以便馬達軸保有轉動空間。

用兩個M3×6mm的螺絲將云臺馬達的底部固定在支架上，再用另外兩個螺絲將馬達頂端固定到翻滾軸支架的長邊上。

將第二個馬達的底部接翻滾軸支架的另一端上，而馬達的頂端則依照同洋的方式接到俯仰軸支架上。

步驟十：安裝攝影機和電池

我設計的這臺四旋翼可以這當地平衡3S 2，200mAh鋰電池和GoPro Hero3白色款的重量。若你使用其他設備，請確保你的CG（重心）維持在機身中央。以下示范如何使其達到平衡。

小提示：雖然GoPro 這款相機相當耐摔，但你或許也會想制作一臺具有相同重量與大小的「假」相機，在首次與后續幾次試飛時可以先裝在機上。

若要讓云臺馬達運轉平順，相機必須要在兩軸上達成平衡。將雙面膠帶的其中一側先黏在自己的襯衫上以減弱其黏性。將膠帶另一面貼在俯仰支架上，再把你的GoPro固定在黏性較弱的那一側， 慢慢找出平衡只需使用兩支螺絲便可將馬達固定在支架上，裁切馬達支架以減輕重量。可用厚橡膠軟管來製作兩組防震裝置，也可以做出方向控制器支架與電池支架，以防止相機受螺旋漿震動影響，并且預留可安裝方向控制板的空間。

將骨架反過來放，讓攝影機、支架與電池在骨架底部的防震裝置中央點取得平衡。將組裝的裝置沿骨架前后調整位置，直到整臺四旋翼裝置可在你的兩指間取得平衡點，且平衡點也位于任兩端的中心。

找到重心之后，將兩組束線帶以交叉的方式將支架邦在防震裝置上。在電池底部黏上魔鬼氈膠帶，再將電池固定在支架上。你也可以在支架和電池上添加魔鬼氈膠帶以提供額外的固定效果。

步驟十一：架設航空電子設備

先將飛行控制板、接收器和其他模組排列好之后，再安裝到機身上。找出你滿意的擺放方式之后， 用雙面膠帶將所有零件固定到機身上。

進行飛行控制器的安裝，這次我使用3DRobotics 所推出內含加速度計的ArduPilot Mega（ APM ）2.6，其有特定的正確安裝方向。請將APM盒上的箭頭對齊四旋翼的正前方，再以雙面膠帶將其固定。

安裝GPS/ 邏盤模組時， 需對齊骨架底部的延伸線，同時模組上的箭頭也必須對準前方。同洋用雙面膠固定住，再把線接到APM的「GPS 」接頭。

從右前方開始，依順時針方向（由上往下看）將ESC線接到APM的1、4、2和3號接頭上。

將接收器沿著APM安裝，并用雙面膠固定，再將其1至5頻道接到APM上的相對應輸入孔。

步驟十二：安裝云臺控制器

云臺控制器包含兩塊電路板：較大的控制板和較小的IMU傳感器，也就是在安裝防震裝置時所預留的空間里。

用泡棉膠帶覆蓋支架的表面，以防焊點與裸露的鋁發生短路，接著將控制板以束線帶固定于其上。IMU能偵測相機方向，但需要安裝在同一架飛機上才行。用雙面膠將它安裝于俯仰軸支架的底部，接著把線接回控制板上。將云臺馬達的3條線接至控制板的接頭上。用束線帶固定每條線，預留一部分電線讓云臺馬達可自由旋轉。

步驟十三：安裝軟件

飛行控制板、ESC和方向控制器都需在起飛前先進行校準與設定，可依照裝置上隨附的說明書或線上說明的步驟來進行。

步驟十四：加上螺旋漿

在安裝螺旋漿之前，可在馬達轉軸貼一些遮蔽膠帶，以方便觀察它們旋轉的方向。從上方往下看，馬達3與馬達4應該以順時鐘旋轉，而馬達1與馬達2則是以逆時鐘旋轉。如果其中一個馬達方向錯置，只要將其連接至ESC的3條線中的2條互換即可。

警告：如果你需要使其中一顆馬達反轉，只要將馬達的控制線對調即可，而不是改變ESC 的線。千萬不要將ESC 的電線反接！

對穩定飛行而言，最重要的便是螺旋漿需要平衡！有一些間單的小方法，但最間單的莫過于打磨每片螺旋漿上較厚的部分，直到螺旋漿與水平軸達成平衡為止（只磨平整面，不要動到前緣或尾緣）。

一旦螺旋漿取得平衡之后，將它們裝到馬達轉軸上并瑣緊螺絲。你會用到兩個傳統的「拖曳式」螺旋漿和兩個反向的「推進式」螺旋漿。馬達1與馬達2使用拖曳式螺旋漿，馬達3與4則使用推進式螺旋漿（若你并非使用APM飛行控制器，你的螺旋漿配置可能會有所不同）。待配置完畢后，在各個馬達支架上劃記其編號和轉動方向以利參考。

確定螺旋漿達到平衡，所有零件都安裝牢固，且沒有任何螺旋漿、陀螺儀或控制器反裝。檢查你所有的無線電修改設定皆已歸零（若你需要修改，請透過APM進行，不要在無線電上進行修改），請等到無風的時候再對自制航拍飛行器進行首航測試。