四轴飞行器说明书.doc

四轴飞行器作品名称：四轴飞行器工作原理：四轴飞行器主机采用了意法半导体公司的STM32F103CBT6处理器，该芯片采用ARM32位Cortex-M3内核具有128K的Flash与20K的SRAM，内部具有锁相环模块，最高频率可达到72MHZ板载MPU6050，该芯片整合了3轴陀螺仪与3轴加速器的6轴运动处理组件，与处理器采用I2C通信进行数据传送主机与遥控之间采用的是NRF24L01+模块，该模块工作在2.4〜2.5GHz全球免申请ISM工作频段支持125个通讯频率使用增强型的EnhaneedShockBurst传输模式，支持6个数据通道（共用FIFO）通过SPI与MCU连接，速率0〜8Mbps理论传输距离可达到2KM飞行器遥控器亦采用STM32F103CBT6处理器，通过摇杆的X,Y轴输出为两个电位器，再通过AD转换读出扭动角度，从而在程序内部定义其所读取角度信息的动作映射遥控器具有三组微调旋钮，可以调整到其水平位置遥控器也使用NRF24L01+芯片与飞行器主机进行数据传输遥控器板载TP4057芯片，可以直接给电池充电并且使用蜂鸣器，对主机状态（例如：无法连接，低电压，连接断开等）进行报警。

制作材料：1. STM32F103CBT6:该芯片由意法半导体生产，采用ARM32位Cortex-M3内核具有128K的Flash与20K的SRAM，芯片集成丰富的外设，例如：定时器，CAN,ADC,SPI,I2C,USB,UART,PWM等内部具有锁相环模块，最高频率可达到72MHZ2. MPU6050，全球首例整合性6轴运动处理组件，整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，并含可藉由第二个I2C端口连接其他厂牌的加速器、磁力传感器、或其他传感器的数位运动处理（DMP:DigitalMotionProcessor）硬件加速引擎，由主要I2C端口以单一数据流的形式，向应用端输出完整的9轴融合演算技术InvenSense的运动处理资料库，可处理运动感测的复杂数据，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，并为应用开发提供架构化的API3. NRF24L01+:一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz〜2.5GHzISM频段并融合了增强型nRF24L01功耗低,内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA;接收时，工作电流只有12.3mA,多种低功率工作模式（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便4. TP4057:—款完整的单节锂离子电池带电池正负极反接保护采用恒定电流/恒定电压线性充电器。

其SOT封装与较少的外部元件数目使得TP4057成为便携式应用的理想选择TP4057可以适合USB电源和适配器电源工作由于采用了内部PMOSFET架构，加上防充电路，所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管热反馈可对充电电流进行调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制充电电压固定4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，TP4057将自动终止充电循环5. 空心杯电机：空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机空心杯电动机具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性，作为高效率的能量转换装置，代表了电动机的发展方向空心杯电机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子空心杯电机具有十分突出的节能、控制和拖动特性理论转速可达到4万转每分钟作品用途：四轴飞行器是微型飞行器的其中一种，也是一种智能机器人最初是由航空模型爱好者自制成功，后来很多自动化厂商发现它可以用于多种用途而积极参于研制它利用四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行，它的尺寸较小、重量较轻、适合携带和使用、能够携带一定的任务载荷，具备自主导航飞行能力。

在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务创新意义：四轴飞行器，国外又称Quadrotor，Four-rotor，4rotorshelicopter，X4-flyer等等，是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋桨呈十字形交叉结构，相对的四旋翼具有相同的旋转方向，分两组，两组的旋转方向不同与传统的直升机不同，四轴飞行器只能通过改变螺旋桨的速度来实现各种动作其技术上也具有很多的难点：首先，在飞行过程中它不仅受到各种物理效应的作用，还很容易受到气流等外部环境的干扰，很难获得其准确的性能参数其次，微型四轴无人飞行器是一个具有六个自由度，而只有四个控制输入的欠驱动系统它具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特性，使得飞行控制系统的设计变得非常困难再次，利用陀螺进行物体姿态检测需要进行累计误差的消除，怎样建立误差模型和通过组合导航修正累积误差是一个工程难题这三个问题解决成功与否，是实现微型四轴飞行器自主飞行控制的关键，具有非常重要的研究价值四轴飞行器应用范围很广，由于其具有可靠的稳定性，一般可用于航拍，桥梁检测，定点巡航等。