四軸飛行器是一種利用四個(gè)旋翼作為飛行引擎來(lái)進(jìn)行空中飛行的飛行器。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，電子技術(shù)飛速發(fā)展四軸飛行器開(kāi)始走向小型化，并融入了人工智能，使其發(fā)展趨于無(wú)人機(jī)，智能機(jī)器人。

四軸飛行器不但實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)的垂直升降的飛行性能，同時(shí)也在一定程度上降低了飛行器機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度。四軸飛行器的平衡控制系統(tǒng)由各類(lèi)慣性傳感器組成。在制作過(guò)程中，對(duì)整體機(jī)身的中心、對(duì)稱(chēng)性以及電機(jī)性能要求較低，這也正是制作四軸飛行器的優(yōu)勢(shì)所在，而且相較于固定翼飛機(jī)，四軸也有著可垂直起降，機(jī)動(dòng)性好，易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

系統(tǒng)方案

本設(shè)計(jì)采用STM32F4作為核心處理器，該處理器內(nèi)核架構(gòu) ARM Cortex-M4，具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)總體框圖

主控板包括傳感器MPU6050電路模塊、無(wú)線藍(lán)牙模塊、電機(jī)啟動(dòng)模塊，電源管理模塊等；遙控使用商品遙控及接收機(jī)。控制芯片捕獲接收機(jī)的PPM命令信號(hào)，傳感器與控制芯片之間采用IIC總線連接，MCU與電調(diào)之間用PWM傳遞控制信號(hào)。

MPU-6050電路原理圖

四軸飛行器要求整體設(shè)計(jì)質(zhì)量較輕，體積較小，因此在電池的選取方面，采用體積小、質(zhì)量輕、容量大的鋰電池供電最合適。系統(tǒng)的核心芯片為STM32F103，常用工作電壓為3.3V，同時(shí)慣性測(cè)量傳感器，藍(lán)牙通信模塊的常規(guī)供電電壓也為3.3V，鋰電池的電壓為11.4V，要使系統(tǒng)正常工作，需要將11.4V的鋰電池電壓穩(wěn)壓到3.3V。常用的78系列穩(wěn)壓芯片已不再適用，必須選擇性能更好的穩(wěn)壓芯片。

經(jīng)綜合考慮，本電路采用LM1117-3.3和LM2940-5電源部分的核心芯片。電池電源經(jīng)過(guò)LM2940-5降到5V后在輸入LM1117-3.3穩(wěn)壓為3.3V。由于電機(jī)部分電流較大，故在飛控電路部分加入了過(guò)流保護(hù)，使用500mA的保險(xiǎn)絲。

編者結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)是基于STM32F4的四軸航拍平臺(tái)。以STM32F407為控制核心，四軸飛行器為載體，輔以云臺(tái)的航拍系統(tǒng)。硬件上由飛控電路，電源管理等系統(tǒng)組成。其具有靈活輕盈，延展性，適應(yīng)性強(qiáng)好等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用方面，四軸飛行器可以在復(fù)雜、危險(xiǎn)的環(huán)境下可以完成特定的飛行任務(wù)，也可以用于監(jiān)控交通，環(huán)境等。