小型四旋翼无人机组机方案

1、、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、PPMS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

2、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2mnS 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250mmfc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。D2206硬件配置：轴承 BearingShaft

3、DiameterConfigu ration矽钢片俎格 Silicon Steel Sheet电源线长 Wires Length电机里Motor WeightNMB3.17mm12N14P22mm+6mm50MM第轴版275gD2206力效参数：型号 kvtt电压 Volts (V)试览桨 Prop油门 Thronle电流 Amps (A)实际拉力 Actual Payload (G )转速 RPM功率 Watts (W)效率 Efficiency (G/W)工作温度 Tempera ture (*C)D22O6 kvlSOO7.4HD 8*40100%4.4275689032568.452S

4、"GWS 9*47100%7295758051.87.65W11,1HD8440100%8.9520831098.7952641*D22O6JCV19007.4HD 7MO10(7%S.L31。1060545M6W7对HD 8*40100%823851130560.6863439A11,1HD 6*30100%12570143101343142456*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

5、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。持球妗出由去瞬时电流CU种） BEC电池节教参题选项更IE张稹典型应用*X Rotor-110A15AE2-3S进角（高坤）6码164x4 1釉能 250mm 四旋翼大版20AIDAE3S进用（高坤）14g52.4x21 j5x7轴抛 33O450rwn 四旋蛙XRotoMO ArTF 太版40A60A1无2-6S进角高冲）26g68x25x8.7轴距 55Q-65Qrwn 四旋理好盈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

6、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

7、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 AC箭瑞普2200mAh1电池，充电倍率 20G 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勺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

8、性能的自动驾驶仪。Pixhawk的硬件部分明显地要比APM虽大，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：CPU： 32位的ARM codex N14主频f 168MHz RAM：Flash：256KB2MBI 用I .' II -l-M F HW- 1ii-1 IArdupilotAPM2 6：单片机：Atmel'sATMEGA2560主频：16MHzRAM： 8KBFlash： 256KBPixhawk与APMM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

9、、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 S2B 。xbee 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勺遥控器发射机，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PPMS口，因此需要用到PPM®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、预

10、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¥160PP晰码板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4 .淘宝上比较好的