APM四轴组装调试记录

我们计划周末下几个周末野外吃火锅，并且进行航拍，吃着火锅开着飞机唱着歌。这里就组装一台可以航拍的四轴飞行器做一个记录：

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器件选择机架：因为450的机架携带不方便，而250的穿越机太小不方便采用运动相机，所以我们采用一体成型的机架，外观是经典的大疆精灵2 ,如果要说是山寨精灵2，那我也没有办法,F450机架电线裸露在外面实在受不了，打算好好上漆喷涂，做一个帅气的四轴。如图：

图1.1 经典外壳套件

图1.2 组装成品的样子

更具这个外观的轴距，我们来确定，选择什么样的电机，电调，电池，如果有条件可以选配云台，航拍运动相机。整机不带电池，电机680克左右。算上电机电调大概1300左右。所以如此的重量，建议在空旷人少的地方测试，以免不必要的麻烦。
飞控:

图1.3
采用开源飞控领域非常出名和优秀的APM/PIX4，用完整的飞控硬件和地面站软件，硬件在单片机,树莓派，linux上均可以移植，后期的可玩性和可扩展性比较强。也比较稳定，可以媲美商业飞控，可玩性和可学习性比较强。入手有一定的挑战，但是非常适合作为四轴设计的平台，这也是我写这篇文章的目的。APM的飞控是一个8位的单片机和一些传感器组成。

遥控器：FSi6 六通道遥控器，切换飞行模式比较方便，切换到自动巡航，一键返航，自稳模式等等，要实现这些功能切换，至少六通道。

图1.4

电机：据说是大疆代工厂LD-POWER的MT2212-920KV，好吧将山寨进行到底，其实新西达的2212的电机也够了，LD-POWER的太贵了不值得。

图1.5

电调：好盈20A的电调足够了

图1.6

电池:5000MA 20C 的电池刚好带动4个20A电调。4个电调需要80A的电流输出，5A X 20C 为100A，留有一定余量没有错。

数传:433数传

图1.7
GPS:8M的，其实6M的也可以，不过8M的精度更好。

图1.8
图传：某宝图传套装还是不错的

运动相机：三狗还是不错的。
硬件安装：硬件安装有很多注意要点，下面一一道来，就是要把四轴的电机，电调，电池，飞控，图传，数传等硬件设备连接起来，组成一个可以工作的系统。电调的作用就是把PPM信号转换成电压强度信号来调节电机的转速，实现四轴做各种动作。当然还有一系列的传感器来做反馈，实现四轴的平衡，其中的算法实现，有时间写一个文档给大家，这篇文章只涉及到APM四轴的组装调试。
四轴的调试建议要具备基础的电路焊接和一定的电路知识，同时这个355的轴距的中型四轴比较危险，注意安全不要被浆打到。
首先是把焊接电机连上电调，一般四轴采用无刷电机，三相电机的三个引脚接入电调的三个输出引脚。

图1.9

图1.10电调电源线接入底板
注意正负极即可，一般地板上有说明正负

图1.11电调接入电机
电机接入电调的时候电机不一定是转向正确的，这时候调整电机黑红黄线和电调输入接口的顺序，一般任意对调两根线线的顺序即可，一定要按照图下的浆的转向来保证电机转向准确。这里吐槽下，这个电调没有插头线，要完全手焊，很不方便，不建议买这类电调。

图1.12 桨的旋转方向
对角线是同向电机，这样设计的目的是相互抵消对角线电机转动合力，保存四轴机身不自转。还要注意机头的方向。
在尝试电机方向的时候可以把电调的控制线直接接入遥控器的接收器，开启遥控器开尝试转向即可，不用非要接入飞控。

图1.13 接上遥控器接收器测试电机的转向
给系统电调供电7.4V - 15V，给遥控器接收机供5V电，拨动对应通道摇杆，这时候电机就会转动，可以对照图上系统，是否浆转向正确。

图1.14动力系统安装完成效果图

接下来就是安装飞行控制系统，很多飞控系统底盘做了减震，我这里怕增加重量就没有做减震，直接固定到底盘。

图1.15 飞控板安装套图
这里我用的是防震动双面胶把飞控板连接到底板，起到减震的作用。

飞控系统按照APM官方的知道文件就可以了。
电调和飞控的接线图：
我们参考APM官网的如下所示：

图1.16 电调控制线和飞控的连接，1,2,3,4一次接入飞控输入端即可
这个机架式采用右边四轴的接线方式，一号电机的电调接入飞控的一号口，入上图按照序号依次接入。注意控制板的三个引脚是S(信号端) + (正极) -(负极)，电调也是有三个引脚，或者两个引脚，在一般的电调中红色线代表正极黑色线代表负极，其余一根是信号线一般是白色或者绿色。APM的控制板上也是有明显标示，一般来说靠近板子边缘的是负极，靠近板子内部的是S极信号线，中间的是正极。电调和APM的控制板输出端连接，遥控器接收器对于APM控制板的输入端。 注意我选用的这个电调是不带EBC供电功能的电调，所以如果要给飞控板供电，我们采用的是带供电功能的电流计，提供5V电压，至少是稳定的5V/2A的电压和电流，飞控板会外接数传，GPS会比较耗电。电流计可以监控锂电池的放电情况，如果电量不足，在APM系统中会有告警。

图1.17 遥控器接收端接入飞控输入端,1,2,3,4,5对应即可

图1.18电流计和APM的连接
电流计接入电池，输出端接入安装底板的电源输入给电调供电，电流检测接口如图1.16插上APM飞控给飞控供电。接上GPS模块和433数传，整个系统就算搭建完成了。注意采用电流计供电要挑掉JP1的短路帽。
成品调试：在成品调试之前，请确保所有传感器和设备均已正确接入，在调试成功之后，因为APM采用很多接插件，GPS,罗盘,电流计,数传,图传。这些接口看似非常紧，但是在飞行器飞行的过程中会产生振动，这些接口容易松动，导致数据错误而失控，尤其这种接插件，我们建议在插槽接口部位打入热熔胶，固定住接插件，确保数据准确，提供整个系统的稳定性。

图1.19

这是完全安装好硬件的配置，我在关键位置都打了热熔胶，来保证接口不松动。
软件设置：APM的地面站是Mission Planner，在硬件安装结束后一些传感器的校准工作会在地面站完成，有罗盘校准，加速度计校准，遥控器校准，电调校准，功能通道设置，初级人员不用PID校准，如果采购好点的桨，桨的平衡也不用做，APM的功能还是很强大的，有人说APM的调试困难，我觉得一点都不困难，安装MP的软件来设置，就没有问题。

图1.20
初始设置界面就是这样，MP这版软件是支持中文的，基本上按照中文提示，把必要硬件里面的参数都设置一遍，就没问题了。网上一些视频也讲得很好。这里着重讲一下飞行模式的设置
APM2.8飞控支持很多种飞行模式，这里我们根据初学者入门和应用场合从多到少的顺序，来进行简要介绍。

1、稳定模式Stabilize 稳定模式是使用得最多的飞行模式，也是最基本的飞行模式，起飞和降落都应该使用此模式。 此模式下，飞控会让飞行器保持稳定，是初学者进行一般飞行的首选，也是FPV第一视角飞行的最佳模式。 一定要确保遥控器上的开关能很方便无误地拨到该模式，这对抢救紧急情况十分重要！

2、定高模式ALT_HOLD 初次试飞之后就可以尝试定高模式，此模式不需要GPS支持，APM会根据气压传感器的数据保持当前高度。 定高时如果不会定点，因此飞行器依然会漂移。可以遥控来移动或保持位置。 定高时就是APM控制油门来保持高度。但仍然可以用遥控油门来调整高度，不可以用来降落，因为油门不会降到0。 稳定模式和定高模式之间切换时，要让遥控发射机的油门在同一位置，避免因模式切换、油门控制方式发生变化造成飞行器突然上升或者下降。

3、悬停模式Loiter 悬停模式就是GPS定点模式。应该在起飞前先让GPS定点，避免在空中突然定位发生问题。其他方面跟定高模式基本相同。

4、简单模式Simple Mode
设置过APM飞行模式的朋友都会注意到，软件界面的各个模式旁边，都有个“Simple Mode”简单模式的勾选框。勾了这个框之后的模式，飞行中会更加简单： 不用再管飞行器机头的朝向，可以将飞行器看成一个点，如果升降舵给出俯冲指令，飞行器就会飞得远离操作者；反之如果给出拉杆指令，飞行器会飞回操作者；给出向左滚转的指令，飞行器会向左飞，反之亦然。。。注意，这些前后左右的飞行，是不管当时的机头指向的！

5、返航模式RTL 返航模式需要GPS定位。GPS在每次ARM前的定位点，就是当前的“家”的位置；GPS如果在起飞前没有定位，在空中首次定位的那个点，就会成为“家”。 进入返航模式后，飞行器会升高到15米，或者如果已经高于15米，就保持当前高度，然后飞回“家”。 还可以设置高级参数选择到“家”后是否自主降落，和悬停多少秒之后自动降落。

6、绕圈模式Circle 当切入绕圈模式时，飞行器会以当前位置为圆心绕圈飞行。而且此时机头会不受遥控器方向舵的控制，始终指向圆心。 如果遥控器给出横滚和俯仰方向上的指令，将会移动圆心。 与定高模式相同，可以通过油门来调整飞行器高度，但是不能降落。
圆的半径可以通过高级参数设置调整。

7、指导模式Guided 此模式需要地面站软件和飞行器之间通信。连接后，在任务规划器Mission Planner软件地图界面上，在地图上任意位置点鼠标右键，选弹出菜单中的“Fly to here”（飞到这里），软件会让你输入一个高度，然后飞行器会飞到指定位置和高度并保持悬停。

8、跟随模式FollowMe 跟随模式基本原理是：操作者手中笔记本电脑或者手机带有GPS，此GPS会将位置信息通过地面站和数传电台随时发给飞行器，飞行器实际执行的是“飞到这里”的指令。其结果就是飞行器跟随操作者移动。 由于此模式需要额外的设备，暂时不讨论。

9、自动模式 此模式下飞行器会自动执行地面站Mission Planner设定好的任务，例如起飞、按顺序飞向多个航点、旋转、拍照等。 此模式内容丰富，会另行详细介绍。

价格指导:
精灵2外壳+桨 150
APM               180
433数传          120
电机                240
电调                240
电池               100
遥控器            240
GPS               150
山狗运动相机 200-400
1500元左右
综述电机和电调选贵了，GPS也是采用最好的M8N，应该是顶配了，电机和电调，GPS都是最好的。综合配起来在1500元左右，可以航拍，GPS定点悬停，自动起降，绕圈飞行和自动跟谁。其他全套动辄3000到5000的航拍整机，还是很划算的。

组装完成的实物图
试飞总结，试飞肯定要炸机，使用感觉，采用精灵2的ABS外壳不错，保护了飞控和电子设备，当时操作失误从20米高空坠落，机身正面着地，居然没事。要是换做F450的机架，电子设备裸露在外，肯定损失大了，F450机架便宜，应了那句话省钱是费钱的开始.....