四軸飛行器又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機，簡稱四軸、四旋翼。四軸飛行器的四個螺旋槳都是電機直連的簡單機構，十字形的布局允許飛行器通過改變電機轉速獲得旋轉機身的力，從而調整自身姿態(tài)。因為它固有的復雜性，歷史上從未有大型的商用四軸飛行器。近年來得益于微機電控制技術的發(fā)展，穩(wěn)定的四軸飛行器得到了廣泛的關注，應用前景十分可觀。未來四軸飛行器會廣泛運用于安防、建筑等高危領域。下面來看詳細介紹。

一、四軸飛行器的結構原理

四軸飛行器是一個在空間具有6個活動自由度(分別沿3個坐標軸作平移和旋轉動作)，但是只有4個控制自由度(四個電機的轉速)的系統(tǒng)，因此被稱為欠驅動系統(tǒng)(只有當控制自由度等于活動自由度的時候才是完整驅動系統(tǒng))。不過對于姿態(tài)控制本身(分別沿3個坐標軸作旋轉動作)，它確實是完整驅動的。

與直升機相比，四軸飛行器可以實現(xiàn)的飛行姿態(tài)較少，不過基本的前進、后退、平移等狀態(tài)都可以實現(xiàn)。但是四軸飛行器的機械結構遠遠比直升機簡單，維修和更換的開銷也非常小，這讓四軸飛行器有了比直升機更大的應用優(yōu)勢。

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自動控制原理

為了保持飛行器的穩(wěn)定飛行，在四軸飛行器上裝有3個方向的陀螺儀和3 軸加速度傳感器組成慣性導航模塊，可以計算出飛行器此時相對地面的姿態(tài)以及加速度、角速度。飛行控制器通過算法計算保持運動狀態(tài)時所需的旋轉力和升力，通過電子調控器來保證電機輸出合適的力。

二、四軸飛行器的發(fā)展方向

四軸飛行器作為時下最熱門的一種飛行器，已經越來越受到廣大科學愛好者和商業(yè)公司的關注，從amazon的用四軸飛行器為客戶投遞包裹的設想就可見一斑?？梢哉f四軸飛行器未來的應用前景十分廣闊。

這里所說的四軸飛行器不是單指四旋翼，是具有一個以上氣動旋轉軸的飛行器的俗稱。

四軸飛行器未來發(fā)展方向主要有以下幾個方面：

一是可作為新概念交通工具

早在二戰(zhàn)時，載人四軸的原型機已經被設計出來，但因為控制技術還跟不上，飛行器因不穩(wěn)定而無法投入實際應用。

二是安保領域

隨著人工智能的不斷發(fā)展，配備高清攝像機、各種安保設備的四軸飛行器將廣泛應用在公安、消防、家庭和單位安保領域，四軸將成為極度智能、行動敏捷的電子警察、電子消防員、電子保安、電子管家，也許在不久的將來，你會因為有一個會飛的家庭照看機器人而感到無比的貼心和安全。

三是建筑領域及其它高危作業(yè)環(huán)境

TED大會上展示的四軸飛行器搭建建筑的視頻也許不少愛好者都看過，這是相當有前景的應用，比起3D打印一座房子，用一群微小的四軸飛行器來構建龐大的建筑更加切合實際和靈活髙效，也許有一天你路過建筑工地，看到頭頂上不是一群建筑工人在忙碌，而是一群嗡嗡作響的四軸飛行器在井然有序的工作，那個時候你可不要吃驚眼前看到的一切。