小型四旋翼无人机组机方案高等教育.doc

一、小型四旋翼无人机总体架构 典型的小型四旋翼无人机，一般由机械部分（机架），动力部分（包括电机、电子调速器、电调连接板、桨叶、电池），电子部分（包括飞控板、通信模块、遥控器接收机、PPM编码板）组成一）机械部分机架考虑到编队飞行对实验室空间的要求，希望机架能够尽量的小根据与蔡国伟老师对电机与桨叶（后文提到）的搭配进行讨论后，决定将机架的大小设定为轴距255mm，边距180mm（由6寸桨的大小决定） 1，底板 2，中间机架板 3，顶板整个机体由底板、中间机架板、顶板连接而成（通过尼龙螺柱和螺丝）；底板安置电池、xbee模块、遥控器接收机、电调连接板，中间机架板安置4个电调、pixhawk飞控板，顶板用于安置定位系统标记点（同时起到保护、隐藏pixhawk飞控板及走线的作用）；为便于安装，所有开孔、镂空均根据拟选器件匹配设计；拟采用碳2mm厚3K纤维板加工 另设计四个保护罩如下（可用于避免桨叶受损或伤人）： 4，保护罩（二）动力部分（1） 电机 一般而言，小型四旋翼无人机（轴距250mm左右）选用KV2000左右（配5-6寸桨）的电机。

经过对比讨论后，拟选用飓风D2206 KV1900无刷直流电机（配6寸桨）之所以选用这款电机是因为这款电机能够提供较大的拉力，同时该电机的工作电流处在一个比较小的区间，单个电机重量仅为27.5g飓风D2206 KV1900参数表飓风D2206 KV1900实物图（2） 电子调速器 电子调速器用于驱动无刷直流电机，比较重要的参数是工作电流，刷新频率，重量一般而言，市面上可售的大部分电子调速器的刷新频率都大于400hz，符合要求根据上文所选电机的工作电流，综合考虑重量要求，与蔡国伟老师沟通后，拟选用好盈XRotor-10A电子调速器好盈XRotor系列电子调速器参数表好盈XRotor-10A电子调速器实物图（3） 电调连接板 电调连接板，其本质为一块电源配电板，用于简化电池与电调、电调与飞控之间的电气连接，同时可以避免导线拆装时的反复焊接 电调连接板 电调连接板与电调连接图（4） 桨叶 桨叶与电机的搭配主要是从机架大小、能否提供足够动力这两方面进行考虑由于希望设计体型较小的机架（以便给室内编队飞行提供更大的机动空间），因此只考虑5寸桨、6寸桨。

经过调研，发现搭配5寸桨时，整机起飞重量在500g以下时较为合适考虑到本次将要设计组装的小型四旋翼无人机的起飞重量在600g左右，在与蔡国伟老师交流后，决定选用6寸桨根据蔡老师建议，桨叶的调衡和材质直接决定性能，因此需要多购入几款桨叶进行测试6寸桨（5） 电池 现在几乎所有的四旋翼无人机都使用锂电池，主要考量电池的容量、放电速率、自身重量综合考虑后，电池拟选用ACE格瑞普2200mAh锂电池，充电倍率20C，重量186g，尺寸25mm*34mm*105mmACE格瑞普2200mAh锂电池（三）电子部分（1） 飞控板 飞控板是四旋翼无人机的核心电子部件考虑到嵌入算法的需要，拟选用开源飞控板开源飞控领域影响比较大的就是3d robotics公司生产的APM和Pixhawk其中APM的由开源社区设计与维护（硬件与软件均为开源），Pixhawk是由苏黎世联邦理工学院牵头的一个开源项目（硬件与软件均为开源），致力于为学术研究、业余爱好、工业用途提供低成本、高性能的自动驾驶仪Pixhawk的硬件部分明显地要比APM强大，同时其软件部分采用了Nuttx实时操作系统，专业性更强，因此拟选用Pixhawk飞控板。

Pixhawk与APM硬件对比（2）通信模块在对比了数传电台、蓝牙、zigbee以及wifi这四种通信机制后，摒弃了蓝牙、数传电台（组网比较困难），留下zigbee和wifi作为预选其中zigbee的延时较短，因此优先选用zigbee拟选zigbee模块为xbee Pro S2Bxbee Pro S2B（3） 遥控器接收机 为了便于调试，需要在无人机在上安装一个遥控器接收机，用于实现无人机的手动/自动切换，因为实验室现有一个天地飞WLFY的遥控器发射机，所以拟选用对应的遥控器接收机遥控器接收机的输出信号要传递给飞控板；但其输出信号有8路，而飞控板只有一个PPM接口，因此需要用到PPM编码板将8路信号合成1路，再传递给飞控板，飞控板本身具有解码功能 遥控器接收机 PPM编码板二、预算表类别型号数量单价无人机部分机械部分机械加工费3K碳纤板1￥450动力部分电机飓风D2206 KV19004￥100电子调速器好盈XRotor-10A4￥40电调连接板XT60连接头1￥35桨叶6045/60308￥5电池2200mAh1￥120电子部分飞控板Pixhawk1￥1680Xbee模块Xbee Pro S2B2￥328Xbee适配器Xbee Adapter2￥75遥控器接收机天地飞遥控器接收机1￥160PPM编码板8通道1￥42总计￥3893由上述部件组装成的无人机 三、其它1．还没算遥控器发射机，我们用的是“天地飞8通道遥控器”，好像得七百多块钱吧2．机架是找人加工的3．中国做四旋翼无人机比较有名的一家公司 淘宝上比较好的店家(1) 1教辅工具b。