我注意到，几乎所有使用直升机机器人进行的研究都是使用四轴飞行器（四个螺旋桨）完成的。相比之下，为什么使用三角飞机做的工作很少？还是不同数量的螺旋桨？四个螺旋桨使Quadcopter成为最受欢迎的选择呢？

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我认为，另一种询问方式是“为什么4螺旋桨多旋翼/多旋翼飞机比其他配置更常见？”您的最后一个问题总结了您的真正追求。

#1 楼

至少部分四旋翼转子在动力学的复杂性和功率要求之间达到了很好的平衡。对于传统的单旋翼直升机，控制是旋翼方位的函数，这意味着您必须更改其方位才能改变飞行器的方向。相对而言，这导致非常复杂的机械连接，并使动力学复杂化。对于三旋翼飞机，其动力学特性包括转子旋转引起的力矩不平衡。使用四个以上的转子，可以提高稳定性，并具有处理故障的能力，例如电动机熄灭，但很快就会遇到电源问题。您需要驱动的电机越多，对功率的要求就越高，而四旋翼已经非常耗电。通常，这是机器人技术中的一个主要问题。四旋翼动力学自然地平衡了来自转子的力矩，并且机械连杆更简单。

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因此，如果电池突然变得效率更高，您认为直升机最多可以搭载6个旋翼吗？还是您认为我们会得到更大的4架旋翼直升机？
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– golmschenk
2012年11月27日18:53
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正如DaemonMaker所说的那样，如果您愿意忍受功率要求，那么您可以获得更多转子的额外好处。有关当前的六转子产品，请参阅Asctec Firefly。
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–fgb
2012年11月27日19:45
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另外，对于三角飞机，您仍然需要相当复杂的机械连杆机构来倾斜后旋翼，以便获得偏航组件。有了四轴飞行器，您只需将4个电机固定下来，就可以了。
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–克里斯
13年2月8日在4:06

#2 楼

您需要4个自由度来控制偏航，俯仰，横滚和推力。

因此，四个支柱是所需执行器的最少数量。 Tricoptor需要一个伺服器来倾斜一个或多个转子，这在机械上更加复杂。

没有限制，只有4个道具，hexa + coptor也很常见。

通常，您除非倾斜，否则就需要偶数个道具，这样才能平衡偏航力。

选择使用的确切螺旋桨数量涉及许多复杂的权衡。单个螺旋桨不能太大，否则惯性会使多旋翼飞机变得不稳定（这就是为什么您看到更多的螺旋桨而不是大型多旋翼飞机的较大螺旋桨的原因）。小型螺旋桨，这就是为什么在multicoptor上要有一个尺寸上限的原因（除非您使用可变/集体螺距这是愚蠢的）。

评论

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+1。对于一个转子，您需要使转子物理倾斜（复杂）或具有循环机构（甚至在机械上更为复杂）。直接将刚性支柱直接固定到电动机轴上，而将电动机刚性固定到机身上，在机械上要简单得多。通过这种布置，最少有4个转子可以直接控制俯仰，横滚和偏航。 （通过这种布置，可以直接控制俯仰，横滚，行进，向北，向东和向上的最小数量为6个转子）。
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–大卫·卡里（David Cary）
2012年11月30日19:07


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如何使用四倍频仪获得纯偏航运动，如果可能的话，为什么不使用三倍频仪进行偏航？我不明白在没有首先倾斜和移动的情况下，如何使所有转子都在一个平面内的任何系统产生偏航运动。我本来以为四轴飞行器和三轴飞行器之间的主要区别是运动学计算会更复杂。
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– Mark Booth♦
2012年12月2日，0：12
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我的猜测是，通过加快两个转子的旋转速度来偏航，而这两个转子的旋转方向与要旋转的方向相反，而另两个转子的速度则降低。转子必须成对地配对，以免滚动。
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– AnsisMāliņš
13年2月24日在12:01


#3 楼

我认为主要原因是它们更容易以稳定的方式构建。 120°的角度比90°的角度更难正确。考虑到不同的螺旋桨以不同的速度和方向运动以及如何影响机器人的运动是很直观的，因为您不必在头部做很多三角测量。稳定性/可控制性与成本之间的良好折衷，因为电动机通常是此类机器人最昂贵的组件之一。

#4 楼

上面的机械答案是正确的。单个大型电机固有的稳定性问题在12种尺寸的加速度，偏航，俯仰，侧倾之间进行了动态控制，可以部分耦合（平移和旋转矩阵），其中一个简化了对角惯性框架，以建立动态与模型。在此模型中，四边形的半径与平移和旋转敏捷度之间也存在反比关系。以非常小的半径“躲避子弹”变得非常容易。以下方法：

北方和南方的电动机以相同的速度旋转，但总的来说要比同样速度的东方和西方的电动机更高（或更低）的转速。

它不会倾斜或滚动，会偏航。 （抱歉）

此外，在软件中，可以在以牺牲偏航控制为代价的情况下，将南北螺旋桨折断后控制直升机，飞行器将连续旋转，并且只要软件刷新频率能够处理偏航旋转的速度，直升机可以保持完全稳定的（某种程度上）加速度的大小，并且响应或颠簸也有所限制，但是它可以通过软件补偿来保持俯仰和偏航相同。 （所需的偏航状态实际上与物理状态耦合）

评论

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谢谢，我只是注意到您的回答是指我的评论问题。我应该以一个新问题提出这个问题，但是由于您回答了部分问题，因此我创建了一个新问题来回答有关此问题的其他子问题。 * 8'）
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– Mark Booth♦
13年7月9日在11:16