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四轴飞行器的历史和开源项目

2015年06月13日 QuadRotor 评论 1 条 阅读 8,154 次

原文《开源杂志》

 

四轴飞行器历史回顾

四轴飞行器是微型飞行器的其中一种,也是一种智能机器人。

1907 年,法国Breguet兄弟制造了第一架四旋翼式直升机,这次飞行中没有用到任何旋翼式直升机,这次飞行中没有用到任何的控制,所以飞行稳定性是很差。

1921年,George De Bothezat在美国俄亥俄州西南部城市代顿的美国空军部建造了另架大型的四旋翼直升机先后进行了一架大型的四旋翼直升机,先后进行了100多次的飞行试验但是仍然无法很好的控制其飞行,并且没有达到美国空军标准。

1924 年,出现了一种叫做Oemichen的四旋翼直升机,直升机首次实现了1km 的垂直飞行。

1956 年,Convertawing造了一架四旋翼直升机,该飞行器的螺旋桨在直径上超过了19 英尺,用到了两个发动机,并且通过改变每个螺旋桨提供的推力了来控制飞行器。

美国陆军研制的VZ-7,被称做Flying Jeep,有效载荷250KG,425马力涡轮发动机驱动,容易起飞,但不能满足军方速度和高度要求,1960年被退还给发明人,美国航空事业先驱-柯蒂斯。维基百科-Curtiss-Wright VZ-7

在此之后的数十年中,四旋翼垂直起降机没有什么大的进展。近十几年来,随着微系统、传感器以及控制理论等技术的发展四旋翼垂直起降机制理论等技术的发展,四旋翼垂直起降机又引起人们极大的兴趣。研究集中在小型或微型四旋翼飞行器的结构、飞行控制以及能源动力等方面。

APM & 3D Robotics

3D Robotics公司旗下的飞控有3款,分别是ArduPilot(简称APM),PX4和Pihawk。

APM是比较古老的版本,处理核心使用的是Arduino,16位mega系列单片机,开发环境为arduino-IDE,基于Arduino这点和MWC飞控是一样的。功能上依然很强大,地面站使用apm-planner和mission-planner。最新版本为APM 2.6,开源。

PX4是apm的升级版,使用了很流行的stm32f407单片机,处理速度上了一个大台阶,摆脱了arduino的瓶颈,走向了发烧级的道路。不过PX4实际上是由两部分组成的,PX4FMU和PX4IO板。

后来又推出了Pixhawk飞控,其实就是把PX4FMU和PX4IO板结合在了一起,更高的集成度。

其背后的商业公司是3D Robotics。3D Robotics创始人是克里斯·安德森(Chris Anderson),前《连线》主编,著有《长尾理论》,《创客:新工业革命》等畅销书。创客运动的积极倡导者和领袖级人物。有关克里斯·安德森和他的无人机,可以参看《开源杂志》上的报道《变革推动者.克里斯安德森的无人机梦想腾飞》.

围绕着3DR公司的产品,形成了一个活跃的无人机爱好者社区,无人机飞控功能很强大,能飞固定翼、旋翼、直升机等。旗下网站也有好几个ardupilot.com、diydrones.com、3drobotics.com,很是混杂,很多资料和文档看的眼花缭乱。

据业内人士透露,diydrones是现在最活跃的四轴飞行器,无人机论坛,日活跃用户有2万多(2014-6,这个数据是否真实没有验证过)。所以把这个放在第一位介绍给大家。

  • 3DR官网: http://3drobotics.com/。这个网站简单来说就是3dr卖飞控的官方旗舰店,我还以为开发者的一些东西也在上面,,好浪费感情。
  • apm飞控的官网:http://copter.ardupilot.com 。见名知意,基于arduino的飞控,肯定是apm的官网了,一些开发者资料在http://dev.ardupilot.com
  • pixhawk飞控的官网:https://pixhawk.org 。 PIX4和Pixhawk的资料都在上面,此外上述代码都托管在GitHub上。
  • diydones论坛:http://diydrones.com 。这个是3dr旗下的交流论坛,你可以在这里找到很多国外的飞控爱好者。

本节内容部分来自Wellmakers博客3D Robotics相关介绍

MikroKopter

在2006年10月24号,Holger Buss和Ingo Busker创造了MK,一个伟大的Mikrokopter四轴社区。 在2007年中,Mikrokopter便像一个“ 空中的钉子”,像一只鸟一样,稳步的停留在空中。这对于开源四轴飞行器是一个很大的里程碑。

MikroKopter来自德国。毫无疑问,MikroKopter这个名字来源于德语,对应的英文应该是MicroCopter。其英文官网地址是http://www.mikrokopter.de/en/home

作者在SVN上共享了代码。

KK飞控

最经典的多轴飞控,价格十分便宜,很多人就是用它学会飞四轴的。主要问题是没有自稳,更不用说什么定高、GPS之类的高级功能了。因为没有自稳,新手练习起来就比较困难,不过对于从直升机转过来的玩家来说就是小case了。支持3轴、四轴、6轴、V22的飞行模式;

http://www.kkmulticopter.com/

erlerobot

这是一个使用Linux系统的开源四轴飞行器项目。他们的口号是:Building the next generation of educational drones。

http://erlerobot.com/

https://github.com/erlerobot

有比较齐全的wiki,并且使用gitbook形式提供四轴飞行器开发的电子书。

https://github.com/erlerobot/wiki/wiki

http://erlerobot.github.io/erle_gitbook/en/

MWC飞控(基于Arduino硬件平台的飞控)

MWC是MultWii Copter的缩写,是开源的多轴飞行器固件。此固件的原创作者是来自法国的Alex,他为了打造自己的Y3飞行器(一个三轴飞行器)而开发了最初的MWC固件。几年来经过许多高手的参与及共同努力,开发进度越来越快,已经基本成熟,支持三轴,四轴,六轴等多种飞行器。其最大的特点是,其硬件是基于Arduino平台。这为很多熟悉开源硬件Arduino的人入门提供方便。

下图为Alex最早使用MWC的Y3飞行器。

MWC飞控通常有两种版本(使用的单片机不一样),都是基于开源的Arduino平台。

  • Atmega328P 版本
  • Atmega2560 版本

所以我们可以使用Arduino Pro Mini/Arduino Mega等开发板搭建自己的四轴飞行器。当然,需要有数字电路和编程的底子,不过如果悟性好,看看文档也能搞起来。主要难点在于调试,很难把它调得很稳,需要很大的耐心。

http://www.multiwii.com/

Paparazzi

这是国外一个开源的固定翼,多轴飞行器项目。一个做固定翼的朋友购买了它的组件。github上的资料,wiki等都挺全面的。项目不仅仅只包括飞控板的软硬件,包括从稳压电源和GPS到卡尔曼滤波代码, 而是一个强大和不断扩大的地面空中软硬件群,包括数传电台,天线和一个高度进化的用户友好的地面控制软件界面。

http://wiki.paparazziuav.org/wiki/Main_Page

https://github.com/paparazzi/

OpenPilot

和大多数飞控功能差不多,自稳,定高(有高度计的),等功能,这个项目还在持续开发中,目前四轴飞行器用cc3d版本飞控的人也很多。

www.openpilot.org

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1 条留言  访客:1 条  博主:0 条

  1. 小刚

    比较喜欢arduino和树莓派做出来的东东,

给我留言

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