你知道四軸的四個電機轉的方向是不一樣的嗎？

基本結構

四軸利用其複雜的演算法控制來彌補其簡單的機械結構。

其採用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分佈在機體的四個方向，一般裝成“X”型的或者“十”型（參考配圖，來自PX4官網）。

四個旋翼處於同一高度平面，且四個旋翼軸距幾何中心的距離相等，其中一個對角逆時針旋轉，另外一個對角順時針旋轉，支架中間空間安放飛控、電調和一些外部裝置。

運動原理

四軸異常靈活，它能夠實現懸停，垂直運動、俯仰運動、滾轉運動、偏航運動。下面以PX4的X模式為列子進行說明，圖中X軸所指為飛機前方，Y軸所指方向為飛機左側。

懸停

每個電機帶著螺旋槳轉動的時候會產生一個向上的提升力以及轉動方向相反的反扭矩力，

當兩個對角軸產生的反扭矩力（電機1+2 VS 電機3+4）相同時能夠相互抵消，這樣就能保證航向的穩定。

而在此同時，四個電機產生的向上提升力的總和剛好能抵消飛機本身重力的時候，飛機就能懸停在空中了。

當然在實際場景中，由於周邊環境的影響，飛控會實時調整來達到這種平衡狀態。

垂直運動

知道了懸停的原理後，垂直運動就很好理解了。

繼續保證反轉扭矩相互抵消，增加總提升力使其大於重力，就能垂直上升

而減少總提升力使其小於重力，就能垂直下降。

偏航運動

偏航運動和垂直運動類似，只不過偏航的時候是保持總提升力不變，而調整反轉扭矩。

保持總提升力與重力相等

當順時針反轉扭矩大於逆時針反轉扭矩時（反轉扭矩1+2 > 反轉扭矩3+4），飛機整體會向順時針偏航。

而當順時針反轉扭矩小於逆時針反轉扭矩時（反轉扭矩3+4 > 反轉扭矩1+2），飛機整體會向逆時針偏航.

俯仰運動（前後運動）

同時減小1和3電機轉速，增大2和4電機轉速，飛機就會前俯。前俯的情況下總的提升力不是垂直向上，而是隨著飛機的前俯而前俯。這樣就會產生一個水平方向向前的分力。保持這種姿勢，飛機就會在這個水平力的作用下向前移動。

同理，增大2和4電機轉速，減小1和3電機轉速，飛機就會後仰。後仰的情況下總的提升力也後仰，產生一個水平方向向後的分力。保持這種姿勢，飛機就會在這個水平力的作用下向後移動。

滾轉運動（側向運動）

原理跟俯仰運動類似。

增加電機1和4的轉速，減小電機2和3的轉速，飛機會往右滾轉。保持右傾姿勢，飛機就會向右側移動。

增加電機2和3的轉速，減小電機1和4的轉速，飛機會往左滾轉。保持左傾姿勢，飛機會就向左側移動。

控制方法

那麼問題來了，四軸的四個電機之間是如何相互配合進行微妙的動作變化來實現我們想要的運動的呢？

這種問題交給飛行員來手動控制似乎很難，但是如果交給計算機程式自動控制的話，就會相對簡單一些。

在四軸上裝有3軸陀螺儀和3軸加速度感測器組成的慣性導航模組，飛控可以根據這些感測器返回的資料知道飛行器當前的姿態、加速度、角速度等。飛控通過演算法計算評估當前姿態與目標姿態的偏差，再通過這些偏差來修正四個電機的動作。

也就是說，飛行員只要將他想要的四軸整體動作告訴飛控，飛控會結合感測器資訊將飛行員命令分解到四個電機。