[创意DIY]

四轴飞行器玩腻了？来打造属于自己的三轴飞行器吧

2015-4-27 22:52:49 46240 机器人服务器飞行器

四轴飞行器比较容易制作，但三轴飞行器优点不少，尤以空拍效果著称，自造者不禁跃跃欲试。2010年我首度打造三轴飞行器，灵感来自David Windestal利用GOPRO相机空拍的美丽影片。话说我的第一架三轴飞行器并没有非常成功，不过我从中学习不少，后来我又制作几架飞行器，终于设计出大家都负担得起的作法，我称其「自造者机棚三轴飞行器」（Maker Hangar Tricopter）。

为什么是三轴飞行器？

三轴飞行器有三个引擎，通常以120度角分隔，不像四轴飞行器以90度角分隔，更适合拍摄影片，让摄影机近距离拍摄物体，却没有螺旋桨挡住视线。四轴飞行器仰赖反向旋转螺旋桨，来控制扭矩并平衡机体，三轴飞行器没有这个需求，后有偏转服务器，专门扭转尾引擎来抗衡扭矩。


  三轴飞行器的飞行方式也不同，配备偏转专用引擎，飞行更加流畅自然，一般飞机做得到的转弯、俯仰和偏转，三轴飞行器也没有问题，还会像直升机一样盘旋。四轴飞行器的动作比较像机器人，控制板计算好四个引擎确切的旋转，创造出合适的扭矩和平衡，让整架飞行器完成偏转。如果放掉操纵杆，四轴飞行器马上停止转动，这会影响、干扰摄影工作，但换成三轴飞行器，放掉控制杆的话，倾斜的尾引擎随即回复盘旋状态，而非嘎然而止，甚至有点补摄，彷佛有人在移动摄影机。

  最后，三轴飞行器还很好玩，尤其它可以特技飞行，倾斜引擎也可以产生更高的偏转速，转弯会更快。

三轴飞行器对自造者的意义

「自造者机棚三轴飞行器」以木头为材料，容易砍切、钻孔和裁割，也是绝佳的吸震材料，毕竟空拍最怕震动了。机身很大，有多余空间放置大型控制板、影像传输器、降落装置或任何你想象得到的东西。我们也把前臂间距加宽到150度左右，行动更加敏捷。

这架飞行器包含3D打印尾翼组，以及你所需的一切硬件，外加钢丝索减震器，就算螺旋桨失衡也可以大幅吸震。此外，我采用碳纤维铰链，让尾马达和机身无缝接轨。

最后，三轴飞行器的前臂在飞行时会固定住，但运送途中或平时收藏时，则会往后折迭，这架飞行器也不例外。

对多轴飞行器和空拍有兴趣的人，都会喜欢这个装置。你也可以从无到有完全自造：下载PDF文件设计图、雷射切割设计图、3D打印档、飞行控制设定。

说明书：
1.飞行时间：12分钟
2.机身重量：325g
3.载重限制：1kg
4.跟8″–10″螺旋桨相容
5.钢丝索减震器
6.22mm引擎脚

材料

「自造者机棚三轴飞行器」套件组内容包括：

雷射切割飞行器骨架夹板

3D打印尾翼组件

碳纤维铰链

橡木条：7/16"× 7/16"×12" （3），用来制作前臂

螺栓：不锈钢，M3，25mm（8）、6mm（4）、10mm（16）和22mm（8）

防松螺帽：M3 （25）

垫片，M3 （16）和 M4（2）

螺栓，尼龙6-32×3/8" （4）

螺帽，尼龙，6-32（4）

固定座， 6-32×1-1/2"（4）

束带（20）

推杆：2-1/2"×0.047" （2）

推杆螺栓（2）

魔鬼毡（2）

钢丝索夹，长度3" （4）

电子零件（未包含在套件包内），可以参考套件包网页上推荐的材料

飞行控制板，参考步骤十二

R/C接收器，要和R/C传输器相对应

外转子无刷马达： 900kV （3），Emax商品编号GT2215/12

电子速度控制器（ESC），20A（3），Emax Simon

撑架，10×4.7（3）

锂聚合物电池，3,300mAh（2）

微型伺服机

伺服机连接线，6"

电线，标准线规16

热缩套管

伺服机连接线，公头对公头

JST连接器（非必要）

工具

电钻和钻头

尖嘴钳

斜角钳

剪线钳/剥线钳

热熔胶枪

快干胶

螺丝起子

内六角螺丝起子

可调式扳手

砂纸

锉刀

笔刀

烙铁和焊锡

热风枪或吹风机

夹具（非必要）

步骤一：磨光并上漆

磨掉木头上的附着物或裂片，还可以漆上颜色。

步骤二：组合铰链机尾

铰链的制作：以快干胶黏合2-1/2" 碳棒和3/4" 碳管。以热熔胶黏接这一端和3D打印引擎接脚，再黏接1"碳管和3D打印机尾。

组合：铰链杆套上M4垫圈，再来是机尾，接着又是垫圈，最后黏接这一端和 1/2"碳管，机尾组总算大功告成。

以热熔胶黏接服务器和机尾，并在服务器臂 1/16"大小的洞口，安装两个「快速接头」，硬木接臂也顺便一起黏。

步骤三：组合铰链机尾（续）

以M3垫圈拴住尾引擎和引擎脚。

最后，完成伺服机组装。钳子在每个推杆尾端折出「小Z」，「小Z」的那一端钩住引擎接脚，另一端则滑入快速接头。

步骤四：组装前臂

利用垫木为前臂钻孔：一端针对引擎脚，另一端针对转栓（以折迭前臂）。

注意：垫木有两种行距；同一支前臂，采用相同的行距，引擎安装起来才会对称。

步骤五：组装前臂（续）

利用4轮夹板引擎接脚，来安装其余两个引擎（中心孔比较大的，直接正对引擎），再以垫圈安装M3×22mm螺栓。

步骤六：准备机身

把尼龙固定座安装在上模板，但暂且不要安装顶模板。

在下模板拴好4个小夹板托座，另外4个安装在摄影机／电池托盘，采用M3×10mm螺栓和螺帽。这托盘可有可无（电池可以只用魔鬼毡固定），但若有摄影需要，强烈建议使用托盘，因为钢丝索可减震，把四条钢丝索夹在底板托座之间，但暂且不要连接摄影机托盘。

步骤七：安装电子速度控制器（ESCs)

连接三个电子速度控制器和引擎，以束带固定在前臂上。

配置折迭情况下的前臂，裁量足够长度的钢丝索，方便前臂延展，把钢丝索一起固定在机背。焊接延长钢丝索，并以热缩管让快速接头绝缘。多余的尾端剥线后，焊接到电池接头。

注意：如果你想驱动机上视讯遥控（FPV），实时收看摄影画面，可以顺便安装JST连接器（可有可无）。自造者机棚三轴飞行器系列影片第一季，就有介绍电池、视讯遥控等飞行零件。

步骤八：黏接机臂

利用M3×25mm螺栓和防松螺帽，穿过表面安装孔，把两支前臂拴在下模板。上模板迭在上面，2个以上螺栓接连穿过锁孔和内臂钻孔，以垫圈和防松螺帽固定好。最后，以四个螺栓把机尾夹在两片模板之间。

测试折迭情况，直到前臂可以顺利折迭并牢牢锁住。

步骤九：安装降落装置

以束带捆住两个夹板降落杆和前臂

步骤十：悬挂摄影机托盘

把多余的钢丝索夹到摄影机托盘的托座之间。摄影机平台绝对要朝前，螺栓头朝外（你待会还要靠螺栓头调整托盘）。

以魔鬼毡束线带捆住电池和托盘。

步骤十一：安装接收器和飞行控制器

黏接飞行控制器和上模板，热熔胶、双面胶或螺栓皆可考虑（我们采用Flip 1.5 MWC控制器，你可以从自造者机棚专题网页下载设定）。

连接R/C接收器和传输器（参考自造者机棚专题第1季第12集），依序插入三个电子速度控制器，以设定节流阀范围，接着是接收器的节流阀（第2季第4集）。安装接收器并插入飞行控制器，偏转服务器置中。

最后，把顶模板锁在固定座上，以保护你的电子装置，整个专题就完成了！

步骤十二：关于飞行控制器

飞行控制板把传输器的讯号，转化成引擎速度，进而驱动你的三轴飞行器。控制板透过机上的回转仪和加速计，解读飞行器的位置和动向，小幅调整引擎速度来抗衡风速、扭矩等因素。

以下是我建议的控制板：
OpenPilot CC3D：最佳飞行体验，容易设定，但转弯耗时
HobbyKing KK2：飞行体验尚可，转弯快，最适合初学者
ArduPilot APM2.6：最强大也最贵，可自行编写航点，备有GPS、罗盘和气压计
Flip1.5 Multi Wii Controller（MWC)：小型、简易、价钱公道，但也很强大，飞行状况不错，可选配气压计和罗盘

转自make***

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2015-4-27 22:52:49　　评论 淘帖0 举报

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0 真心是不错的设计，楼主厉害厉害

2016-3-20 16:02:53 评论举报 61^# 小小小爝

0 楼主威武多谢楼主的分享

2016-3-21 22:26:11 评论举报 62^# 陈晨

0 顶一个。。。。。。。。。

2016-4-5 17:12:16 评论举报 63^# 19900220king

0 真心不错，以后看，收藏了

2016-4-8 15:40:24 评论举报 64^# Qric

0 不赖嘛，支持楼主！！！！！！

2016-4-8 21:48:18 评论举报 65^# 王清利

0 学以致用！谢谢分享！

2016-5-25 21:19:59 评论举报 66^# huangshun2016

0 已收藏，三轴和四轴的区别在哪儿

2016-5-26 14:04:20 评论举报 67^# Mr.DHG

0 真心不错！收藏了，现在看！

2016-6-1 18:27:55 评论举报 68^# 欧姆龙

0 厉害了，能否分享一份资料(原理图与程序)，谢谢。

2018-1-9 23:35:59 评论举报 69^# 瞚⑦_沝冄

0 谢谢楼主分享，学习学习。。。

2018-1-11 10:48:15 评论举报 70^# 吴晟

0 这个可以有，很不错的。

2018-4-4 11:51:38 评论举报 71^# zhang

0 收藏，走人！谢

2018-4-4 23:14:31 评论举报 72^# 861263

0 厉害1，牛逼，学习学习

2018-6-2 19:31:13 评论举报 73^# 胡先生

0 不错！！！谢谢分享

2019-1-4 10:50:40 评论举报 74^# 杨毅

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