多旋翼直升機硬體結構

多旋翼直升機特別的地方在於它可以有多個螺旋槳，一般平常看到如圖 1.4 有四旋翼、六旋翼、甚至於到八旋翼螺旋槳，越多旋翼影響到的是多旋翼直升機 在飛行過程中的穩定性和載重重量。

圖 1.4 四旋翼、六旋翼、八旋翼

而研究所使用的多旋翼直升機是為 X 型的四旋翼直升機如圖 1.5，長度規格 是馬達對角軸距 450 mm，臂長 154 mm；一般四旋翼直升機可分為 X 型和十字 型兩種，這兩種在外型上沒有很大差異，主要差異在於飛行的形態上 X 型比較 容易上手，而市面上多數機型都是以 X 型來設計。

圖 1.5 X 型多旋翼直升機

1.2.2 多旋翼直升機硬體設備

本論文是選用 X 型多旋翼直升機的硬體設備外觀如圖 1.6、1.7，主要的硬體 設備有飛行控制板(APM)，放置於多旋翼直升機的正中央，而飛行控制板的下方 放置多旋翼直升機所需的供電電池，機架上連接著四組無刷馬達，下方則是我們 的攝影機(CCD)。多旋翼直升機的螺旋槳、無刷馬達、電子變速器、電池，每個 部位的性能與功效必須作完善的整合。這四者關係密不可分，若是缺少任何一項 都會影響多旋翼直升機的飛行性能。必須先將螺旋槳的大小，無刷馬達規格，電

子變速器的保護功能、電池容量，事前先做了解。額外還有的設備有 GPS、機上 接收器、圖傳設備。

圖 1.6 多旋翼直升機俯視圖 圖 1.7 多旋翼直升機側面圖

Ⅰ 飛行控制面板

飛行控制面板如圖 1.8 是由 3DR Robotics 公司，所生產的 Ardupilot 2.6 飛行 控制面板，這塊飛行控制面板內建感測模組分別有氣壓計(barometer)做飛行高度 的估算、三軸加速器(accelerometer)作為量測三個軸向的加速度與絕對位置、陀 螺儀(gyro)用來偵測多旋翼直升機飛行姿態、電子羅盤(magnetometer)。

圖 1.8 飛行控制面板

Ⅱ 無刷馬達與螺旋槳

無刷馬達如圖 1.9 與其他種類馬達所有的優點是它高速旋轉性能和較好的低 速扭力，並且在長時間運轉下較不會產生熱能及磨損，本多旋翼飛行器所選用的 無刷馬達規格是 2212/1000 kV 無刷馬達重量約 36 g 有著扭力大和散熱快的優點。

螺旋槳如圖 1.10 則是選用型號 HD-8060 如圖 1.11，尺寸長 8 inch 螺旋槳材質是 使用塑膠材質。

圖 1.9 無刷馬達 圖 1.10 螺旋槳 圖 1.11 螺旋槳型號 HD-8060

Ⅲ 電子變速器(Electronic Speed Control, ESC)

電子變速器在多旋翼直升機中所扮演的角色，主要是用來控制無刷馬達的轉 速快慢，以達到飛行姿態改變。本論文多旋翼直升機所選用電子變速器型號是中 特威 ZTW 30 A(2~4S)AL 系列無刷電子變速器如圖 1.12，淨重 31.6 g、持續電流 30 A、瞬間最大電流可到達 45 A 持續 10 sec。

圖 1.12 電子變速器(Electronic Speed Control, ESC)

Ⅳ 電池

本研究所使用的電池是聚合物充電鋰電池如圖 1.13，電池容量是 2200 mAh，

淨重約 93 g，可讓多旋翼直升機持續飛行 15~20 分鐘。

圖 1.13 電池

Ⅴ 攝影機

多旋翼直升機上裝設攝影機主要是用來收集我們所需運用到的影像資訊，型 號為 FPV8905 如圖 1.14，影像解析度為 FHD 1920×1080 (30fps)和 1280×720 (60fps)，相片儲存格式為 JEPG，而影片壓縮格式為 H.264。

圖 1.14 攝影機

Ⅵ 圖傳設備

圖傳設備如圖 1.15 所示，主要用於即時傳送多旋翼直升機上攝影機所拍攝 之影像給與地面站。傳送使用型號為 FPV 5.8G 200MW TS351，傳輸方式為傳統 類比傳輸，影像解析度為 640×480，每秒影格數 NTSC 模式為 30 fps。

圖 1.15 圖傳設備

Ⅶ 遙測設備

遙測設備如圖 1.16 主要用於接收和傳輸多旋翼直升機 APM 上所得收到的資 訊傳遞和傳輸飛行命令給與地面站，遙測設備的傳輸格式為類比訊號，傳輸速率 分別有 913 MHz 和 433 MHz，而遙測設備發射功率為 20 dBm。

圖 1.16 遙測設備