描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121392986
这是一本介绍无人机设计与制作的入门教材，旨在普及无人机的设计知识、飞行原理
以及现代智能制造等内容。本书的内容基于无人机方面的书籍和无人机飞行的经验，这些
都是十分难得的资料，因此可以作为无人机飞行初学者的基础教程，也可以作为以拓宽知
识面、开拓思路为主要目的的广大无人机爱好者的学习资料。
本书主要内容为多旋翼无人机的设计与制作。从对无人机的认识到各电子元件的应用，从结构件的设 计到机械加工，再从固件程序的写入到无人机的试飞，涵盖了多旋翼无人机设计与制作的所有内容。本书以项目为载体，在项目介绍和实验过程中逐步讲解三维建模、机械加工、电子装调、3D 打印以及无人机应 用等相关知识并提升学生的动手能力。 本书内容贴合实际，简单易懂，适合中职机电、无人机等相关专业的学生，也非常适合无人机爱好者 阅读。
第1 章 无人机简介 ………………………………………………………………………….. 1
1.1 航空模型的历史 ……………………………………………………………………………………………… 1
1.2 无人机与航模的区别 ………………………………………………………………………………………. 3
1.3 无人机的分类 …………………………………………………………………………………………………. 4
1.4 无人机的使用安全 ………………………………………………………………………………………….. 5
复习与思考…………………………………………………………………………………………………………….. 7
第2 章 多旋翼无人机机架设计 ………………………………………………………….. 8
2.1 初识SOLIDWORKS ………………………………………………………………………………………. 9
2.1.1 SOLIDWORKS 基本操作 ………………………………………………………………………. 9
2.1.2 SOLIDWORKS 用户界面 …………………………………………………………………….. 11
2.2 机臂设计 ………………………………………………………………………………………………………. 15
2.3 管夹设计 ………………………………………………………………………………………………………. 17
2.4 电机设计 ………………………………………………………………………………………………………. 22
2.5 电机座设计 …………………………………………………………………………………………………… 28
2.6 GPS 支架设计 ………………………………………………………………………………………………. 29
2.7 中心板及挂载板设计 …………………………………………………………………………………….. 34
2.8 脚架设计 ………………………………………………………………………………………………………. 37
2.9 桨叶设计 ………………………………………………………………………………………………………. 40
2.10 总体装配 …………………………………………………………………………………………………….. 45
复习与思考…………………………………………………………………………………………………………… 51
— vi —
第3 章 多旋翼无人机机架生产与加工 ……………………………………………….. 52
3.1 初识NcStudio ……………………………………………………………………………………………….. 52
3.2 NcStudio 基本操作 ………………………………………………………………………………………… 52
3.3 碳纤维板加工 ……………………………………………………………………………………………….. 66
3.4 初识Cura ……………………………………………………………………………………………………… 74
3.4.1 Cura 首次启动设置向导 ………………………………………………………………………. 74
3.4.2 模型的载入和查看 ………………………………………………………………………………. 76
3.4.3 模型的调整 …………………………………………………………………………………………. 81
3.4.4 基础切片设置 ……………………………………………………………………………………… 84
3.4.5 高级切片设置 ……………………………………………………………………………………… 86
3.4.6 输出Gcode 文件 …………………………………………………………………………………. 87
3.4.7 结束语 ………………………………………………………………………………………………… 88
3.5 3D 打印机的基本应用 …………………………………………………………………………………… 88
3.5.1 连接打印机 …………………………………………………………………………………………. 88
3.5.2 手动控制打印机 ………………………………………………………………………………….. 90
3.5.3 上传、下载Gcode 文件 ………………………………………………………………………. 91
3.5.4 打印Gcode 文件 …………………………………………………………………………………. 91
3.6 脚架等辅助部件的加工 …………………………………………………………………………………. 91
复习与思考…………………………………………………………………………………………………………… 95
第4 章 多旋翼无人机电气控制系统的设计 ………………………………………… 96
4.1 无刷电机 ………………………………………………………………………………………………………. 96
4.2 电子调速器 …………………………………………………………………………………………………… 97
4.3 舵机 …………………………………………………………………………………………………………….. 98
4.4 航空电池 …………………………………………………………………………………………………….. 101
4.5 平衡充电器 …………………………………………………………………………………………………. 103
4.6 无线电遥控 …………………………………………………………………………………………………. 104
4.7 飞行控制系统 ……………………………………………………………………………………………… 106
复习与思考…………………………………………………………………………………………………………. 107
— vii —
第5 章 多旋翼无人机开源控制系统的应用 ………………………………………. 108
5.1 初识Pixhawk ………………………………………………………………………………………………. 108
5.2 固件的更新与刷写 ………………………………………………………………………………………. 112
5.3 机架类型设置 ……………………………………………………………………………………………… 117
5.4 初始化校准 …………………………………………………………………………………………………. 118
5.5 试解锁检查 …………………………………………………………………………………………………. 129
5.6 电调校准 …………………………………………………………………………………………………….. 131
5.7 飞行模式设置 ……………………………………………………………………………………………… 132
5.8 电流计的使用 ……………………………………………………………………………………………… 140
5.9 GPS 的使用 ………………………………………………………………………………………………… 141
5.10 数传和OSD ………………………………………………………………………………………………. 142
5.11 自动调参 …………………………………………………………………………………………………… 145
5.12 自动微调和手动微调 …………………………………………………………………………………. 147
复习与思考…………………………………………
随着自动控制技术的发展，多旋翼无人机迅速在我们的生活与工作中普及开来。无论
是进行空中勘察、小型物品运输、环境或实地搜索，还是空中摄影与航拍，都可以很方便
地体验无人机所带来的乐趣。作者次接触无人机是在2011 年左右，当时国内对于无人
机知晓的人不多，主流的飞行控制器主要有APM、CC3D、WMC、QQ。但是随着应用领域
的不断推广，各个领域开始出现无人机的身影，大众对无人机有了一定的了解，也聚集了
一大批无人机从业人员和爱好者，同时出现了无人机公司——大疆（DJI），占
领了民用无人机80%左右的市场份额。
目前国内设计与制作无人机比较成功的公司有很多，如大疆、亿航、零度、极飞等。
市面上有多款不同的无人机可供选购，价格从上千元至上万元不等，属于中高端消费品。
对于许多学生来说，购买优质无人机在经济方面仍不宽裕。那么，作为学生如果想体验无
人机，该怎么办呢？其实，自己可以亲手制作一款无人机来体验设计与飞行的乐趣。
无人机对零基础的人来说，同样可以操作，但要设计和制作出一款属于自己的无人机，
就需要非常多的知识与技能来支撑了。作为职业类学校，特别是机电、航空等相关专业的
学生，可以通过多旋翼无人机平台将日常所学的知识融会贯通、学以致用。本书阐述了多
旋翼无人机的基本原理、常规四旋翼无人机设计的基本流程，对飞行过程中的注意事项、
操作方法以及如何规避风险也进行了讲解。
这是一本无人机相关课程的入门教材，旨在普及无人机的设计知识、飞行原理以及现
代智能制造等内容。本书的内容基于无人机方面的书籍和无人机飞行的经验，这些都是十
分难得的资料，因此可以作为无人机飞行初学者的基础教程，也可以作为以拓宽知识面、
开拓思路为主要目的的广大无人机爱好者的学习资料。
由于编者水平有限，时间仓促，书中疏漏之处在所难免，敬请广大读者朋友不吝批评
指正，我们将适时提供勘误信息或在书籍再版时修正。
编 者
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