一种四旋翼无人机演示仪的制作方法

本实用新型涉及一种演示仪，尤其涉及一种四旋翼无人机演示仪，属于无人机演示测试技术领域。

背景技术：

四旋翼飞行器是一种结构新颖、性能卓越的新型无人飞行器，涉及众多领域的高、精、尖技术，具备重要的应用价值，关于四旋翼飞行器不少人对它有一种神秘感，并不能理解这样个一台机器是如何在空中灵活运动的。随着无人机行业的快速发展，现在大家都把重点放在了无人机性能、功能以及应用方面的研究，却忽略了普通人并不知道四旋翼为什么能够再空中灵活运动，这使得四旋翼虽然走进了千家万户，我们对它却还是一知半解，不利于提高我们的国民素质。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，提出一种四旋翼无人机演示仪，该演示仪通过简单的机械构造，能够比较清楚直观地演示多旋翼的飞行运动原理。

为达到上述技术目的，本实用新型采用了一种四旋翼无人机演示仪，包括一十字型刚性支架，所述十字型刚性支架底部的中间位置设有和地面连接的支撑杆，所述十字型刚性支架的四个端部沿逆时针方向分别安装有第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，所述四个电机上分别水平连接有第一旋翼、第二旋翼、第三旋翼和第四旋翼；所述十字型刚性支架的中间位置设有和四个电机电性连接的飞行控制计算机，并且所述飞行控制计算机上设有外部设备通讯模块。

进一步的，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均设有一LED灯。

进一步的，所述第一、第二、第三和第四电机通过四个输入力可实现六个状态输出，分别为垂直运动状态、俯仰运动状态、滚动运动状态、偏航运动状态、前后运动状态以及侧向运动状态。

附图说明

图1所示的是本实用新型的俯视外观结构示意图；

图2所示的是本实用新型的侧视外观结构示意图；

图3所示的是本实用新型中的垂直运动状态演示图；

图4所示的是本实用新型中的俯仰运动状态演示图；

图5所示的是本实用新型中的滚动运动状态演示图；

图6所示的是本实用新型中的偏航运动状态演示图；

图7所示的是本实用新型中的前后运动状态演示图；

图8所示的是本实用新型中的侧向运动状态演示图；

其中，1、十字型刚性支架；2、支撑杆；3、第一电机；4、第二电机；5、第三电机；6、第四电机；7、第一旋翼；8、第二旋翼；9、第三旋翼；10、第四旋翼；11、飞行控制计算机；12、外部设备通讯模块；13、LED灯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

由图1和图2可知，一种四旋翼无人机演示仪，包括一十字型刚性支架1，该十字型刚性支架1的底部的中间位置设有和地面连接的支撑杆2，在十字型刚性支架1的四个端部沿逆时针方向分别安装有第一电机3、第二电机4、第三电机5和第四电机6，在第一电机3、第二电机4、第三电机5和第四电机6上分别水平连接有第一旋翼7、第二旋翼8、第三旋翼9和第四旋翼10；在十字型刚性支架1的中间位置设有和四个电机电性连接的飞行控制计算机11，并且该飞行控制计算机11上设有外部设备通讯模块12。

在本实用新型中，为了更清楚的展示四个电机的差速，在每个电机上都装有LED灯13，这样可以根据LED灯13闪烁快慢直观的展示电机的转速。

本实用新型中，采用外部设备通讯模块12通过对飞行控制计算机11、进而对第一电机3、第二电机4、第三电机5和第四电机6通过四个输入力可实现六个状态输出，分别为垂直运动状态、俯仰运动状态、滚动运动状态、偏航运动状态、前后运动状态以及侧向运动状态，下面分别对这六个运动状态展开具体描述。

1、垂直运动状态：同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态（见图3）。

2、俯仰运动状态：第一电机3的转速上升，第三电机5的转速下降（改变量大小应相等），第二电机4、第四电机6的转速保持不变，由于第一旋翼7的升力上升，第三旋翼9的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转，同理，当第一电机3的转速下降，第三电机5的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动（见图4）。

3、滚转运动状态：与俯仰运动状态的原理相同，改变第二电机4和第四电机6的转速，保持第一电机3和第三电机5的转速不变，则可使机身绕x轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动（见图5）。

4、偏航运动状态：旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同，反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动，在图6中，当第一电机3和第三电机5的转速上升，第二电机4和第四电机6的转速下降时，第一旋翼7和第三旋翼9对机身的反扭矩大于第二旋翼8和第四旋翼10对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕 z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与第一电机3、第三电机5的转向相反。

5、前后运动状态：要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力，在图7中，增加第三电机5转速，使拉力增大，相应减小第一电机3转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图6的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。（在图4图5中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿x、y轴的水平运动。）

6、倾向运动状态：在图8中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。