四旋翼无人机的制作与飞行

天津科技大学戴凤智人工智能与机器人团队从2014年起，与化学工业出版社合作，以每年一本书的速度陆续出版了《机器人制作轻松入门》《Arduino轻松入门》《机器人设计与制作》《用MATLAB玩转机器人》。从众多读者的反馈可以看出，大家对机器人已经从好奇发展到了动手制作，这让我们深感振奋。而随着民用化程度的不断深入，无人机更是飞入了大众的视野，让越来越多的电子发烧友实现自己的飞行梦。

作为无人机爱好者，有些人可能并不希望直接购买无人机，而是希望通过学习无人机的相关知识后亲手制作一台无人机。这就要面对如下的问题：无人机由什么组成，如何选择无人机的各种零件，如何组装一台无人机，如何调试无人机，如何操作无人机飞行，等等。

开始制作无人机之前，仔细选择各种零件非常重要，如果选择不当，在后面的组装和调试中很容易出现问题。比如，你可能会发现所选电调的插头不能与电机匹配、电机的参数不能满足无人机的工作要求、所选遥控器的控制通道数不足等。所以，在准备组装你的“战机”之前，需要对无人机有一个比较全面的了解，对选用的器件心中有数。

本书就是帮助读者解决以上问题的。全书共分5章，内容和整体结构安排如下。

第1章介绍了飞行器，特别是无人机的发展历史、无人机的分类以及无人机的应用领域，以激发读者的阅读兴趣，让读者能够更好地了解和学习无人机制作。

第2、第3章先后介绍了无人机的飞行原理、硬件组成、硬件配置以及无人机的组装和调试。通过这两章的学习使读者能够学会如何选择和搭配无人机的各种零部件，学会怎样组装和调试无人机。

第4、第5章介绍了无人机的飞行操作及无人机在使用过程中所遇到问题的解决方法。安排这两章的目的是让读者逐步学会无人机飞行的操作方法和解决无人机使用过程中可能遇到问题。这两章也可以作为资料随时供玩家查阅参考。

为方便读者学习，本书配套了演示视频，读者通过扫描书中相应二维码可获取详细的无人机制作、试飞视频教程，让学习变得更加深入、更有乐趣。

另外，扫描本书前言中的二维码，读者还可以获得APM全部参数表。

本书在编写和修改过程中，得到了天津市科技支撑计划项目（14ZCZDSY00010），天津市*和教改项目（20120831，20140710，171005704B）的支持。本书内容在本人负责的“培养以‘教学-竞赛-科研’为支撑的‘人工智能’新形势下的创新型人才”项目中进行了实验验证。

在书籍的编写和修改过程中，特别感谢天津科技大学的孟宇对本书的指导和帮助，同时感谢龚彩霞、马赛飞、刘东鹏、卢建、刘前程、史越、陈超、江涛、张迎、欧雪、顾宗亮等对本书提出的宝贵建议和帮助。天津浩芝蓝机器人科技有限公司和天津天科智造科技有限公司提供了技术支持，在此一并表示感谢。

如果您对本书在编写和内容方面有什么疑问，可以发邮件到daifz@163.com联系我们。如果您需要提供无人机制作和飞行控制上的技术支持，可以发邮件到1123372732@qq.com获得帮助。

由于我们水平有限，书中难免存在不足，敬请各位读者批评指正。

编者

本书内容包括四旋翼无人机的基本原理、硬件配置、无人机的组装和调试以及试飞，*后给出了制作无人机过程中的常见问题及解决方法。本书可作为中、高等职业院校无人机专业教材，也可帮助初学者迈开玩转无人机的*步。

第1章　初见——认识无人机 / 1

1.1　飞行器发展简史 / 1

1.1.1　飞行器的诞生 / 1

1.1.2　飞行器的定义及分类 / 2

1.1.3　飞行器的发展 / 4

1.2　无人机简介 / 5

1.2.1　军用无人机 / 5

1.2.2　民用无人机时代的到来 / 7

1.2.3　外形各异的无人机 / 7

1.2.4　无人机的应用领域 / 14

第2章　认知——四旋翼无人机的飞行原理及硬件配置 / 16

2.1  四旋翼无人机的飞行原理 / 16

2.2  四旋翼无人机的硬件组成 / 20

2.2.1　机架 / 20

2.2.2　飞控板 / 23

2.2.3　GPS定位器 / 33

2.2.4　无刷电机 / 34

2.2.5　螺旋桨 / 36

2.2.6　无刷电子调速器 / 38

2.2.7　电池 / 40

2.2.8　遥控器 / 41

2.3  四旋翼无人机的硬件配置 / 42

2.3.1　机架的选取标准 / 42

2.3.2　飞控板、GPS模块的选取 / 42

2.3.3　无刷电机及螺旋桨的搭配 / 44

2.3.4　电子调速器的选择 / 45

2.3.5　电池的选择 / 46

2.3.6　遥控器的选择 / 46

第3章　操作——四旋翼无人机的安装及调试 / 48

3.1　机架的组装 / 49

3.1.1　学习组装无人机机架是入门步 / 49

3.1.2　F450机架的组装 / 49

3.2　电调和供电线的焊接 / 55

3.2.1　电调的焊接 / 55

3.2.2　电源供电线的焊接 / 58

3.3　入门级开源飞控APM的装机及调试 / 60

3.3.1　整机的组装 / 60

3.3.2　利用开源地面站调试无人机 / 84

3.4　入门级闭源飞控NAZA lite的装机及调试 / 107

3.4.1　NAZA lite的装机 / 108

3.4.2　利用闭源地面站调试无人机 / 115

第4  章实验——四旋翼无人机的试飞 / 127

4.1　无人机试飞前的检查及飞行注意事项 / 127

4.1.1　无人机试飞前的检查 / 127

4.1.2　试飞无人机时要牢记的注意事项 / 130

4.2　四旋翼无人机飞行的操作步骤 / 130

4.2.1　无人机的起飞 / 130

4.2.2　无人机的上、下、前、后、左、右运动 / 131

4.2.3　无人机的降落 / 136

4.3　四旋翼无人机的飞行技巧及心得分享 / 136

4.3.1　天气因素对飞行的影响 / 136

4.3.2　不同飞行模式下的飞行效果及使用体会 / 137

4.3.3　如何操作遥控器能让无人机飞行平稳 / 139

4.3.4　飞行无人机应该选择什么样的场地 / 139

第5章　解惑——四旋翼无人机常见问题及解决方法 / 141

5.1　地面站 / 141

5.1.1　开源地面站部分参数的中文注释 / 141

5.1.2　地面站常见的报错提示及解决方法 / 151

5.2　无人机装机 / 153

5.2.1　机架强度对飞行的影响 / 153

5.2.2　无人机的重心对飞行的影响 / 154

5.2.3　无刷电机的性能对飞行器的影响 / 154

5.3　无人机调试 / 155

5.3.1　PID参数对无人机飞行状态的影响 / 155

5.3.2　常见的非理想飞行状态及其调试方法 / 158

参考文献 / 160

本书内容包括四旋翼无人机的基本原理、硬件配置、无人机的组装和调试以及试飞，*后给出了制作无人机过程中的常见问题及解决方法。本书可作为中、高等职业院校无人机专业教材，也可帮助初学者迈开玩转无人机的*步。

四色印刷，详细讲解无人机的初级原理和软件调试，手把手叫无人机的组装和试飞二维码扫视频，视频讲解