Introduction to Quadcopter Drone

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簡介無人機產業, 無人機應用, 無人機種類, 飛行原理, 飛行器組成, 電機, 鋰電池, 組裝指南, 飛控板, 飛控軔體 , 飛行模式及飛行功能, 地面控制站 等.

無人機產業

產業應用漸成形 無人機大聯盟促設分級指引
目前無人機應用可分為3大類，即軍事攻擊/供給、商務應用、以及娛樂展演。軍事領域事涉敏感不便多談，商務應用則相當多元，例如橋樑和水庫等設施巡檢、農藥噴灑、偵查搜救、物流補給、國土測繪等，娛樂性的群飛展演也已相當成熟。

台灣無人機大聯盟(Unmanned Aircraft Systems Team of Taiwan; UAS Taiwan)

台灣無人機應用發展協會

無人機應用

無人機投放砲彈

台製無人機現蹤烏克蘭！投「6枚迫擊砲」毀俄軍　傳波蘭採購800架
波蘭科技媒體《WP tech》則於18日報導稱，橙森國際所出產的800架「Revolver 860」已先出售給波蘭，再由波蘭政府轉手捐給烏克蘭軍隊

無人機群飛展演

無人機群飛展演「重質不求量」　臺灣希望創新強化內容設計 臺灣希望創新公司(Taiwan Drone 100)屢以群飛展演驚艷四座，執行長李志清指出，群飛技術著重精確定位及通訊技術，即時定位誤差可控制在10~15公分之內。2021年團隊在國際群飛競賽「1000架以下」組別奪得首獎。

臺灣希望創新公司執行長李志清(左)及技術長蔡博智

為提升定位精準度，團隊運用的是Real-time Kinematic (RTK)定位系統，每台無人機皆須裝設RTK接收器，地面則設有天線基地台。RTK接收器的成本曾經相當昂貴，一台要價新台幣40萬，不過近期基本款已降到4,000~5,000元左右。
以展演用到的通訊技術而言，基地台得持續上傳修正訊號到每台無人機，才能持續將定位誤差維持在10~15公分左右，資料傳輸則用到4G LTE、5G、或工業級的Wi-Fi系統。同時，無人機也會回傳資料給操控電腦，地面的操控人員須隨時監控飛機的定位、路徑、電量等狀況，若有異常則須讓機台返航或降落。此外，團隊也開發出雲端監控平台，以利即時和遠端監控。

無人機植樹

日植4萬棵樹！AirSeed改良無人機種樹系統

無人機收水果

Tevel Aerobotics

無人機物流

中華郵政於尖石鄉試辦遙控無人機物流服務
中華郵政首度使用25公斤以上的無人機於新竹縣尖石鄉進行物流投遞試飛

無人機外送

可省70%外送人力成本　高軟無人送餐10月「上門」
統一集團攜手中光電智能機器人，展開全新的無人機外送模式
7-Eleven串聯Foodomo外送平台，積極投入兩大無人外送測試計畫。一是攜手工研院，參與AMR無人智慧物流技術送餐服務行列，推動在地首創自主移動機器人直送門口(door to door)的無人外送服務；二是整合集團旗下四大品牌資源，攜手中光電智能機器人，展開全新的無人機外送模式。

工研院南分院執行長曹芳海與統一超商協理吳輝振26日在高雄「2022 Meet Greater South亞灣創新×新創大南方」簽署合作備忘錄，雙方瞄準無人送餐市場，運用AMR無人智慧物流技術，打造全台首創可室外、室內配送、自動呼叫並搭乘電梯的無人送餐物流服務。

城市無人機物流

日將開放大城市無人機物流　爭取制定國際標準
日本從2012年引進美國軍方的的無人機，就開始研究以無人機當基地台的無人機無線通訊網技術，並分配920MHz與169MHz無線電波頻段，供無人機航管控制及影像轉播等用途應用
據日經報導，2022年6月起，在日本重量超過0.1公斤的無人機，都要申請類似車牌的ID編號，確定無人機使用者身分，防範惡意使用者。

中光電智能機器人

Teledyne FLIR攜手中光電智能機器人 無人機4Q22美國銷售
SIRAS無人機具備IP54防塵防水等級設計、31分鐘飛行時間、前雷達防撞系統，可1分鐘內快速起飛，長距離圖傳雙頻無線電(2.4/5.8 GHz)遙控器，電池熱插拔，可確保任務不中斷，同時為提高數據安全性，操作者不需建立在線帳戶即可立即飛行，圖像可全部儲存在SD卡，提高使用便利性及避免潛在資料外洩等風險功能。

無人機監控水質

環保署推無人機監控水質 更省時、省錢、低污染 2020/10/21

農業無人機

佐翼科技 以航太領域的無人機技術為傳統農工業打穩轉型的第一哩路
農業用智能無人機
特殊空拍應用專案

農用植保機 DX10-N1 農用植保機 DX20-E1

風機檢測

金屬中心無停轉風機之無人機(UAV)巡檢系統 勇奪科技界奧斯卡2020 R&D100大獎
此外該技術具備「高空穩定性」，可於15kg~25kg的荷載下，7級陣風中穩定飛行。同時可於5分鐘以內完成單一風機檢測任務，風機檢測時間縮短，更能有效擴展到大規模巡檢。

全自動風機葉片表面瑕疵檢測

開發AI檢測風機葉片瑕疵 要比人工更準更快

工業巡檢

Flyability ELIOS2 工業巡檢無人機 Flyability ELIOS 3 無人機-局限空間檢查/數位建模

Quadcopter (四軸無人機)

VTOL (Vertical Take-Off and Landing)
機動性高 : 最高時速應該有超過 100 km/hr

  • Flying Santa Penta Copter

掌上型/迷你型無人機

Q100 室內穿越機

Q100室內穿越機四軸機架 8520 航模小電機 空心杯 室內穿越微型有刷馬達驅動板

Q200/250 穿越機

F450空拍機

市售航拍機

無人機功能 :

  1. 一鍵起飛
  2. 三面避障
  3. 前進避障
  4. 左右避障
  5. 前置鏡頭，底置鏡頭
  6. 氣壓定高懸停
  7. 實時圖傳 (鏡頭影像傳到手機顯示)
  8. 手勢拍照/錄像
  9. 軌跡飛行
  10. 360度翻滾
  11. 無頭模式 (Headless)
  12. 一鍵返航

DJI 大疆無人機

  • Mavic 3 是 DJI 新一代旗艦航拍無人機，配備 4/3 感光元件的 Hasselblad 相機，成就傳世佳作；支援全向避障，為你帶來暢快的飛行體驗；續航時間長可達 46 分鐘，圖傳距離可達 15 公里。它的每一項提升，都為航拍確立了全新標準。
  • DJI AIR 2S 擁有一台強大航拍機所需：1 英吋感光元件、5.4K 影片、大師鏡頭智能拍攝功能、12 公里 1080p 圖傳、四向環境感知和高速飛行主動避障。
  • DJI Mini 2 作為 DJI 航拍機入門首選，DJI Mini 2 便攜易用且安全可靠，極致輕巧，性能犀利，可拍攝 4K 影片，實現 4 倍變焦和 10 公里圖傳距離。支援一鍵短片、一鍵全景、相片畫質智慧優化、手機快傳、截選下載等功能。智慧易用，助你一鍵拍大片，輕鬆變身航拍大師。
  • DJI FPV 沉浸式飛行體驗 - 飛臨其境

Coaxial Quadcopter

Design and Model Predictive Control of a Mars Coaxial Quadrotor

DelftAcopter

Google Drone

LONG-RANGE TACTICAL VTOL UAS (長程戰術垂直起降無人飛機系統)

VTOL (Vertical Take-Off and Landing) UAS (Unmanned Aircraft Systems)

雷虎科技

雷虎轉型生產無人機 獲空中基地台訂單
此次雷虎股東會中亦展示各式中大型無人載具產品，其空中基地台無人直升機去年開花結果，得標NCC及中華電信（2412）五千萬元「空中基地台」訂單，強調未來將持續開發新型無人機及無人潛艇產品。

經緯航太

ALIAS 保全巡檢無人機 - 多旋翼機(multirotor)

  • 應用範例:
    • 夜間工廠空氣汙染及水汙染偵測
    • 建築物安全狀況監測
    • 無人機太陽能面板巡檢服務

飛行原理

飛行器組成

系統圖

機架 (Frame)

通常我們會用對角馬達的軸距（M2M）來敘述機身的大小，如果對角馬達的兩個轉軸相距 450mm 的距離，則稱為 F450

  • 腳架 (Landing Gear)

螺旋槳（Propeller)

四軸中有兩對螺旋槳，一對螺旋槳順時針旋轉，另一對螺旋槳則是逆時針旋轉，並不是所有螺旋槳都一樣的
通常會用像 1045 或 10x4.5 的方式來分別不同規格的螺旋槳，其意思為直徑10 inch，螺距 4.5 inch。
在相同轉速下，螺旋槳越長，攻角越大，所提供的升力就越大，但所受到的阻力亦會越大，所以轉動大的槳需要扭力大的馬達。

電子調速器（Electronic Speed Controller）ESC

通常市售的電調只需輸入 PWM，並透過調整 PWM 的占空比即可控制無刷馬達轉速

飛控板

慣性感測器

慣性測量單元（Inertial Measurement Unit, IMU）捕捉物體運動的資訊、測量物體姿態的一種電子元件，又稱為慣性感測器，主要由陀螺儀（Gyroscope）與加速度計（Accelerometer）組成，部分的應用中有時也會加入磁力計（Magnetometer）與氣壓計（Barometer）來輔助估算相關訊息，經常使用在載具的導航上面。 四軸飛行器上面常會使用一些感測器做為回授，來取得飛行器的姿態、航向或是高度等資訊，常見有陀螺儀、加速度計、磁力計以及氣壓計這四種，

GPS 模組

Ublox Neo-M8 series

遙控接收器 (RC receiver)

鋰電池 (LiPo)

Lithium-ion polymer battery

放電能力

電池的放電能力是以倍數（C）來表示的，1C是指電池用1C放電可以持續工作1小時。 例：2200mAH容量的電池持續工作1小時(1C)，那么平均電流是2200mA,即2.2A.

航模鋰電

通常，11.1V的遙控航模鋰電池都由3片鋰電芯串聯而成(3S1P), 也就是說每片電芯的電壓為3.7V。

插頭型號:

圓桶型鋰電池型號

以最常見的18650電池為例，「18」為電池的直徑；「65」為電池長度；「0」則是指圓柱形的電池

磷酸鐵鋰電池的六大優點和五大缺點解析

無人機電機

無人機的電機電調你都了解嗎

電機的種類及區別

對於多旋翼無人機來說，小型無人機通常使用有刷電機，比如空心杯電機；而軸距較大，通常大於200mm左右的無人機都使用無刷電機。
目前的無人機多以無刷電機 中的永磁同步電機爲主。
無刷電機：可連續工作20000小時 左右，常規的使用壽命7-10年。
有刷電機：可連續工作5000小時左右，常規的使用壽命2-3年。

電機的基本參數

最大電流（A），最大電壓（V），KV值。
KV值：指電機在單位電壓下的轉速。一般KV值越高，代表電機的轉速越快。
比方說：KV值爲1000，意思是：此電機在1V電壓下，每分鐘轉速爲1000轉。

###電機的命名 四位數字，前兩位是定子的直徑，後兩位是定子的高度。如4108規格的電機，定子的直徑是41mm，高度是8mm。

如何選配電機

多旋翼的電機最大拉力總和不應低於總重的1.5倍，最好是兩倍朝上。

For 四軸F450/F350: 2212 950KV

組裝指南

新手DIY多軸飛行器——我的第一架450無人機

QA250 組裝指南

F450 組裝指南

飛控板

APM2.6/2.8

  • Specification:
    • Arduino Compatible!
    • Includes 3-axis gyro, accelerometer, along with a high-performance barometer
    • Onboard 4 MegaByte Dataflash chip for automatic datalogging
    • Optional off-board GPS, uBlox LEA-6H module with Compass.
    • One of the first open source autopilot systems to use Invensense’s 6 DoF Accelerometer/Gyro MPU-6000.
    • Barometric pressure sensor upgraded to MS5607, from Measurement Specialties.
    • Atmel’s ATMEGA2560 and ATMEGA32U-2 chips for processing and usb functions respectively.
    • Weight: 30g

PixHawk 2.4.8

  • Specification:
    • Processor
      • 32-bit ARM Cortex M4 core with FPU
      • 168 Mhz/256 KB RAM/2 MB Flash
      • 32-bit failsafe co-processor
    • Sensors
      • MPU6000 as main accel and gyro
      • ST Micro 16-bit gyroscope
      • ST Micro 14-bit accelerometer/compass (magnetometer)
      • MEAS barometer
    • Power
      • Ideal diode controller with automatic failover
      • Servo rail high-power (7 V) and high-current ready
      • All peripheral outputs over-current protected, all inputs ESD protected
    • Interfaces
      • 5x UART serial ports, 1 high-power capable, 2 with HW flow control
      • Spektrum DSM/DSM2/DSM-X Satellite input
      • Futaba S.BUS input (output not yet implemented)
      • PPM sum signal
      • RSSI (PWM or voltage) input
      • I2C, SPI, 2x CAN, USB
      • 3.3V and 6.6V ADC inputs
    • Dimensions
      • Weight 38 g (1.3 oz)
      • Width 50 mm (2.0”)
      • Height 15.5 mm (.6”)
      • Length 81.5 mm (3.2”)

Pixhawk 4 (PX4)

  • Specification:
    • Main FMU Processor: STM32F765
      • 32 Bit Arm® Cortex®-M7, 216MHz, 2MB memory, 512KB RAM
      • IO Processor: STM32F100
      • 32 Bit Arm® Cortex®-M3, 24MHz, 8KB SRAM
    • On-board sensors:
      • Accel/Gyro: ICM-20689
      • Accel/Gyro: BMI055 or ICM20602
      • Magnetometer: IST8310
      • Barometer: MS5611
      • GPS: u-blox Neo-M8N GPS/GLONASS receiver; integrated magnetometer IST8310
    • Interfaces:
      • 8-16 PWM outputs (8 from IO, 8 from FMU)
      • 3 dedicated PWM/Capture inputs on FMU
      • Dedicated R/C input for CPPM
      • Dedicated R/C input for Spektrum / DSM and S.Bus with analog / PWM RSSI input
      • Dedicated S.Bus servo output
      • 5 general purpose serial ports
      • 3 I2C ports
      • 4 SPI buses
      • Up to 2 CANBuses for dual CAN with serial ESC
      • Analog inputs for voltage / current of 2 batteries
    • Power System:
      • Power module output: 4.9~5.5V
      • USB Power Input: 4.75~5.25V
      • Servo Rail Input: 0~36V
    • Weight and Dimensions:
      • Weight: 15.8g
      • Dimensions: 44x84x12mm
    • Other Characteristics:
      • Operating temperature: -40 ~ 85°c

DIY飛控板: ESP32copter

飛控韌體

PX4: Open Source Autopilot For Drone Developers

Ardupilot

ArduPilot is the most advanced, full-featured, and reliable open source autopilot software available.

Copter – Plane – Rover – Sub – Antenna Tracker

Mission Planner

Download the latest Mission Planner installer from here. Loading Firmware

Flight Modes & Features

Flight Modes (飛行模式)

Recommended Flight Modes:

Additional Flight Modes:

Flight Features (飛行功能)

For a full set of features see the full parameter list and the MAVLink protocol definition.

Ground Control Station (地面控制站)

Mission Planner

Mission Planner is a full-featured ground station application for the ArduPilot open source autopilot project.

Communicating with Raspberry Pi via MAVLink

  • Connect the flight controller’s TELEM2 port to the RPi’s Ground, TX and RX pin

先進技術

Quadcopter flies in areas without GPS signals

混合動力無人機



This site was last updated October 07, 2024.