PX4 无人机硬件组成、选型与 DIY 组装详细教程

PX4 无人机硬件组成、选型与 DIY 组装详细教程

1. 这份文档适合谁

这份文档是给完全没有经验的新手写的。

如果你现在对下面这些问题还很模糊,这份文档就是给你的:

  • 无人机到底由哪些硬件组成
  • 每个硬件是干什么的
  • 应该买什么品牌
  • 电机、电调、桨、电池应该怎么配
  • Pixhawk 6C Mini 这种飞控应该怎么接
  • DIY 无人机是先买什么,再装什么,再调什么

这份文档重点讲的是 PX4 生态下,做一台适合学习、仿真、算法验证、机载电脑开发的四旋翼无人机。


2. 先给新手一句最重要的建议

如果你是第一次接触 PX4,无论你最终目标是室内自主飞行、视觉定位、雷达避障还是机载 AI,都建议你按下面顺序走:

  1. 先搭一台 稳定、好飞、低速、安全余量大 的四旋翼
  2. 先学会 手动起飞、降落、定高、定点
  3. 再接 机载电脑
  4. 再做 视觉定位、雷达替换、多源融合
  5. 最后再做 Offboard 控制和自主任务

不要一上来就做"全自主 + 室内 + 避障 + 视觉定位"。

新手最大的问题通常不是"不会写代码",而是"硬件平台不稳定,根本飞不起来"。


3. 一台 PX4 四旋翼无人机由哪些硬件组成

你可以把它理解成几个大系统。

3.1 机体结构件

包括:

  • 机架
  • 机臂
  • 起落架
  • 顶板 / 底板
  • 电池绑带
  • 减震安装件

作用:

  • 把所有硬件固定起来
  • 提供安装孔位
  • 承受飞行中的振动和冲击

3.2 动力系统

包括:

  • 电机
  • 电调 ESC
  • 螺旋桨
  • 电池
  • 电源分配板 PDB 或集成供电模块

作用:

  • 提供升力
  • 给机身供电

3.3 飞控系统

包括:

  • 飞控本体
  • 电源模块
  • GPS / 罗盘
  • 遥控接收机
  • 数传
  • 蜂鸣器
  • 安全开关

作用:

  • 负责姿态解算、控制计算、传感器融合、飞行模式和失控保护

3.4 感知系统

包括:

  • GPS
  • 气压计
  • 磁罗盘
  • 光流
  • 激光雷达 / 测距雷达
  • 深度相机
  • 双目相机
  • UWB
  • 视觉惯导

作用:

  • 让无人机知道自己在哪里、飞多高、周围有什么

3.5 计算与通信系统

包括:

  • 机载电脑
  • 遥控器
  • 遥测数传
  • Wi-Fi / 网桥
  • 4G / 5G 模块

作用:

  • 跑高级算法
  • 和地面站通信
  • 执行自主飞行控制

4. 新手第一次做 PX4,无人机应该选什么类型

如果你是 PX4 入门,最推荐的是:

text 复制代码
450mm - 500mm 级别四旋翼
10 英寸左右螺旋桨
4S 电池
Pixhawk 6C Mini 飞控

原因很简单:

  • 太小的机子振动大、容错低、调试难
  • 太大的机子危险高、成本高、场地要求高
  • 450 到 500 级最适合教学、开发和第一次做平台

5. 两条路线:成套开发机,还是完全 DIY

5.1 路线 A:先买 PX4 开发套件

这是最推荐给新手的路线。

优点:

  • 接线简单
  • 兼容性风险低
  • 很多电机、电调、机架已经配好
  • 文档更多

当前比较典型的官方生态开发套件例子是 Holybro X500 v2

Holybro 文档说明它是 PX4 开发套件,面向开发和研究,机架、电机、电调、电源分配板、GPS、数传这些都比较完整:

从 Holybro 当前资料看,X500 v2 套件带:

  • Pixhawk 6C 或 6X
  • M10 GPS
  • SiK 数传
  • 2216 KV920 电机
  • 20A ESC
  • 1045 螺旋桨

对于第一次搭平台的人,这种思路是最稳的。

5.2 路线 B:自己从零配件 DIY

优点:

  • 你会真正理解整个平台
  • 可按任务定制
  • 后面扩展机载电脑、深度相机、RTK 更自由

缺点:

  • 更容易买错
  • 更容易接错
  • 更容易出现供电、振动、EMI、电机桨不匹配问题

如果你是教学、自学、毕业设计,我建议:

  • 第一台:尽量半成品或开发套件
  • 第二台:再完全 DIY

6. 飞控怎么选:为什么这里以 Pixhawk 6C Mini 为主

你这次要求我以 PX4 6C Mini 演示,准确说一般是 Pixhawk 6C Mini

这是当前 PX4 生态里比较适合学习和开发的一类飞控。

6.1 Pixhawk 6C Mini 适合什么人

适合:

  • 学校实验室
  • 个人学习 PX4
  • 四旋翼、固定翼、小型 VTOL
  • 需要接机载电脑但预算不想太高的人

6.2 它的硬件特点

根据 Holybro 当前官方资料,Pixhawk 6C Mini 采用:

  • STM32H743
  • 主频 480MHz
  • 双 IMU 冗余
  • ICM-42688-P
  • BMI088
  • IST8310 磁罗盘
  • MS5611 气压计

参考:

6.3 它为什么适合 PX4 入门

原因:

  • PX4 支持成熟
  • 接口齐全
  • 性能足够
  • 比 6X 更省预算
  • 比 F4/F7 时代飞控更适合后面加机载电脑、加传感器

6.4 它的一个关键注意事项

Pixhawk 6C Mini 不是直接接电池的。

你必须通过 电源模块 / Power Module 给它提供合适的供电和电流电压检测。

官方页面里能看到飞控输入和各端口电流限制信息,所以不要拿动力电池直接乱接飞控供电口。


7. 每个关键硬件怎么选

下面按"新手最关心的采购顺序"来讲。


8. 机架怎么选

8.1 新手优先选择什么尺寸

建议首选:

text 复制代码
450 - 500 级四旋翼机架

原因:

  • 能装 Pixhawk、GPS、数传、机载电脑
  • 螺旋桨空间够
  • 比 5 寸穿越机更稳定
  • 比大型行业机更便宜更安全

8.2 机架材料选什么

优先:

  • 碳纤维

因为:

  • 刚性高
  • 常见孔位多

8.3 新手推荐品牌和思路

方案 1:直接买带生态支持的开发机架

推荐优先考虑:

  • Holybro X500 v2

优点:

  • PX4 资料多
  • 安装孔位适配较好
  • 带机载电脑安装位
  • 文档里明确提到支持 Raspberry Pi / Jetson Nano 一类机载电脑安装
方案 2:通用 450 / 500 机架

常见可选品牌或思路:

  • Holybro
  • Tarot
  • 通用 F450/F550 结构机架

对于纯学习,机架不是最贵的部分,但一定要注意:

  1. 安装板空间要够
  2. 顶板到底板高度要能放飞控和供电模块
  3. 要能留出 GPS 安装位置
  4. 后期要能装机载电脑和相机

9. 电机怎么选

9.1 电机参数里最重要的是什么

你会经常看到这些词:

  • KV
  • 最大推力
  • 适配桨尺寸
  • 适配电压
  • 电流

其中最重要的是:

  1. 适合几寸桨
  2. 适合几节电池
  3. 单个电机最大推力
  4. 巡航效率

9.2 什么是 KV

KV 不是"质量等级",而是转速常数。

简单理解:

  • KV 越高,越适合小桨高转速
  • KV 越低,越适合大桨低转速

对于 10 英寸左右桨、4S 电池,常见会选中低 KV 电机。

9.3 新手学习机电机推荐范围

如果你做的是:

text 复制代码
450 - 500 级四旋翼
4S 电池
10 英寸桨

常见可选思路:

  • 2216
  • 2218
  • 2806.5
  • 3110

KV 大致在:

text 复制代码
700 - 1000KV

9.4 推荐品牌

入门到中端
  • Holybro
  • SunnySky
  • T-Motor
更偏研究和工业稳定性
  • T-Motor
  • KDE Direct

9.5 一个可参考的电机例子

T-Motor MN3110 是 PX4 / 研究平台里常见思路之一。

T-Motor 官方当前页面给出:

  • KV470 / KV700 / KV780
  • 最大推力约 1.2kg
  • 推荐配 15x5
  • 匹配 Air 20A 3-4S ESC

参考:

但你要注意,这个型号更偏大桨和更长航时平台,不是唯一标准答案。

对新手来说,10 寸桨的平台更常见的是 2216 / 2218 一类电机。

9.6 新手选电机最简单的方法

不要反着选。

正确顺序应该是:

  1. 先定机架尺寸
  2. 再定桨尺寸
  3. 再定电池电压
  4. 最后选匹配电机

不要先买一个"看起来很强"的电机,再倒推整个平台。


10. 电调 ESC 怎么选

10.1 电调是干什么的

电调负责把电池的电能按飞控指令分配给电机。

10.2 选 ESC 看什么

主要看:

  1. 持续电流
  2. 峰值电流
  3. 支持几节电池
  4. 协议
  5. 是否可靠

10.3 新手学习机推荐范围

如果你的平台是:

text 复制代码
4S
10 英寸桨
2216 / 2218 电机

建议 ESC 至少选:

text 复制代码
20A - 35A

更稳妥一点:

text 复制代码
30A 左右

不要刚好卡在理论电流上限。

10.4 推荐品牌

  • Hobbywing XRotor
  • T-Motor
  • Holybro 套件内配套 ESC

10.5 新手建议

第一次做 PX4 平台时,优先:

  • 买成套搭配好的电机 + ESC

原因:

  • 匹配风险小
  • 接线和调参更简单
  • 少踩坑

11. 螺旋桨怎么选

11.1 螺旋桨的参数怎么看

例如:

text 复制代码
1045

一般表示:

  • 直径 10 英寸
  • 螺距 4.5 英寸

11.2 新手推荐

对于 450 到 500 级平台:

  • 10x4.5
  • 10x5

比较常见。

11.3 品牌建议

  • APC
  • T-Motor
  • Holybro 套件标配

11.4 最重要的注意事项

  1. 一定要买 CW / CCW 正反桨配套
  2. 同一架飞机四个桨尽量同品牌同型号
  3. 桨叶不能有裂纹
  4. 首飞前必须重新检查锁紧

12. 电池怎么选

12.1 新手先记住两个概念

  • 4S:4 节串联锂电
  • 6S:6 节串联锂电

新手学习平台更推荐:

text 复制代码
4S

因为:

  • 方案更多
  • 成本更低
  • 风险更低

12.2 容量怎么选

对于 450 到 500 级学习机,常见思路:

text 复制代码
4S 5000mAh 左右

如果你后面加:

  • Jetson
  • 深度相机
  • 雷达

可能要增大到:

text 复制代码
4S 5200mAh - 8000mAh

但电池变大后重量会明显上升。

12.3 放电倍率怎么选

学习机通常:

text 复制代码
25C - 60C

都可见。

重点不是追求极高倍率,而是:

  • 品质稳定
  • 内阻一致性好
  • 不虚标

12.4 推荐品牌

  • Tattu
  • CNHL
  • Gens Ace

12.5 电池的关键安全提醒

  1. 不能过放
  2. 不能鼓包还继续飞
  3. 不能用错充电器模式
  4. 运输和存放要注意防火

13. 电源模块 Power Module 怎么选

13.1 这个东西非常重要

新手最容易忽视的就是它。

Power Module 的作用:

  • 给飞控稳定供电
  • 测电压
  • 测电流
  • 给地面站显示剩余电量

13.2 为什么不能直接拿电池给飞控上电

因为:

  • 动力电池电压高
  • 飞控需要受控稳压供电
  • 飞控还需要通过电源模块获取电池信息

13.3 推荐思路

优先使用和飞控配套的:

  • Holybro PM02 / PM02D 一类

如果你用 Holybro 飞控,尽量先用 Holybro 官方推荐配套电源模块。


14. GPS 和罗盘怎么选

14.1 新手最实用的两档选择

普通定位
  • M10 GPS
高精度定位 / RTK
  • ZED-F9P / H-RTK F9P

14.2 M10 适合什么场景

适合:

  • 入门学习
  • 常规室外定点
  • 成本敏感

Holybro 当前 M10 页面说明它基于 u-blox M10,支持 GPS、Galileo、GLONASS、BeiDou 并发接收:

14.3 F9P 适合什么场景

适合:

  • 高精度航点
  • RTK
  • 更稳的定位实验
  • 双 GPS / GPS yaw

Holybro 当前 F9P 页面说明使用 u-blox ZED-F9P,支持多频 RTK,适合厘米级定位:

14.4 新手推荐结论

如果你是第一台机:

  • 先买 M10

如果你已经明确要做:

  • RTK
  • 视觉与 RTK 融合
  • 精确自主飞行

那可以一步到位考虑:

  • F9P

15. 数传怎么选

数传主要用于:

  • 地面站看状态
  • 改参数
  • 看日志
  • 执行任务

新手常见选择:

  • SiK 433MHz
  • SiK 915MHz

选择原则:

  • 看你所在地区频段是否合规
  • 看地面站和机载端配套

如果只是近距离调试,也可以先靠:

  • USB
  • Wi-Fi 网桥

16. 遥控器和接收机怎么选

即使你准备做全自主,也建议你准备遥控器。

原因:

  • 首飞需要人工接管
  • 出问题时能切模式
  • 机载电脑失控时能救机

推荐品牌:

  • Radiomaster
  • FrSky
  • Futaba

对新手性价比高的思路:

  • Radiomaster TX16S

16.1 为什么遥控器不能省

很多新手会问:

text 复制代码
我都准备用机载电脑自主飞行了,为什么还要买遥控器?

原因很直接:

  1. 首飞必须人工接管
  2. 自动程序出错时需要立刻切回人工
  3. GPS、视觉、机载电脑任何一项出问题,遥控器都是最后保险
  4. 调试电机、模式切换、返航、紧急降落都需要它

所以对新手来说:

text 复制代码
遥控器不是可选项,而是安全必需品

16.2 遥控器需要看哪些参数

你买遥控器时主要看:

  1. 通道数
  2. 协议生态
  3. 接收机是否好买
  4. 是否支持外置高频头
  5. 是否方便设置飞行模式开关

对 PX4 四旋翼来说,建议至少:

text 复制代码
8 通道以上

更舒服的是:

text 复制代码
12 - 16 通道

因为你后面通常要分配:

  • 解锁
  • 飞行模式切换
  • 返航
  • 降落
  • 云台或扩展功能

16.3 推荐品牌和定位

性价比和资料最友好
  • Radiomaster

典型型号:

  • Radiomaster TX16S
  • Radiomaster Boxer

优点:

  • 社区用户多
  • 配置资料多
  • 可扩展性强
  • 适合学习
传统航模生态
  • FrSky
更偏高端和稳定
  • Futaba

16.4 新手最推荐的实际选择

如果你是第一次做 PX4,我更推荐:

  • 遥控器:Radiomaster TX16S
  • 接收机:与其配套的 ELRSSBUS 接收机

原因:

  • 后面无论做基础飞行还是自主飞行都够用
  • 通道数足够
  • 资料最多

16.5 接收机怎么选

接收机不是随便买的,它必须和你的遥控器协议一致。

常见协议思路:

  • SBUS
  • CRSF
  • ELRS
  • PPM,现在不太推荐新项目继续选

对 PX4 新手而言,我建议优先考虑:

方案 A:SBUS

优点:

  • 接线直观
  • PX4 资料多
  • 很多传统接收机都支持
方案 B:CRSF / ELRS

优点:

  • 延迟低
  • 链路质量好
  • 现在越来越常见

如果你是纯新手,想尽量少踩坑:

  • 首选 SBUS

如果你已经熟悉一点航模或者想后面长期用:

  • 可以选 ELRS

16.6 遥控器与接收机推荐搭配

最稳妥入门搭配
  • 遥控器:Radiomaster TX16S
  • 接收机:支持 SBUS 的接收机
偏新式链路搭配
  • 遥控器:Radiomaster TX16S
  • 接收机:ExpressLRS 接收机

16.7 遥控器在飞机上具体起什么作用

常见控制分工如下:

  • 左摇杆:油门、偏航
  • 右摇杆:俯仰、横滚
  • 开关 1:手动 / 定高 / 定点
  • 开关 2:返航
  • 开关 3:降落或任务模式

所以你的遥控器至少要有:

  • 两个摇杆
  • 两个以上可配置开关

16.8 接收机接到飞控哪里

一般接到飞控的:

  • RC IN

如果使用:

  • SBUS
  • PPM
  • CRSF

具体还是以 Pixhawk 6C Mini 引脚说明和接收机说明书为准。

最核心的原则是:

  1. 信号线接对
  2. 电源线极性接对
  3. 不要把 5V 和 GND 接反

16.9 新手最常见的遥控器错误

  1. 遥控器和接收机协议不一致
  2. 只买遥控器,不买匹配接收机
  3. 接收机供电接反
  4. 遥控器通道没映射好
  5. 开关逻辑没配置就直接起飞

17. 遥控器、接收机、数传、GPS、机载电脑与飞控怎么连接

这一节非常重要。

很多新手硬件其实都买对了,但就是接线接乱了。

下面我用简单 ASCII 图把整体连接关系画出来。

17.1 整体连接拓扑图

text 复制代码
                         [ 遥控器 ]
                              |
                         无线链路
                              |
                         [ 接收机 ]
                              |
                           RC IN
                              |
    [ GPS/罗盘 ] --------> [ Pixhawk 6C Mini ] <-------- [ 数传机载端 ]
         |                        |   |   |                      |
         |                        |   |   |                      |
      GPS/I2C                  POWER MAIN TELEM               无线链路
                                 |    |    |                      |
                                 |    |    +------------------> [ 地面站 ]
                                 |    |
                                 |    +--> ESC1 -> Motor1
                                 |    +--> ESC2 -> Motor2
                                 |    +--> ESC3 -> Motor3
                                 |    +--> ESC4 -> Motor4
                                 |
                         [ 电源模块 Power Module ]
                                 |
                              [ 电池 ]


                [ 机载电脑 Raspberry Pi / Jetson ]
                               |         |
                               |         +--> 相机 / 雷达 / UWB / 视觉模块
                               |
                              UART
                               |
                            TELEM2
                               |
                      [ Pixhawk 6C Mini ]

17.2 新手怎么理解这个图

你可以把它分成三条主线:

主线 1:动力线
text 复制代码
电池 -> 电源模块/PDB -> ESC -> 电机
主线 2:飞控控制线
text 复制代码
飞控 MAIN OUT -> ESC 信号线
主线 3:通信与传感器线
text 复制代码
GPS -> 飞控
接收机 -> 飞控
数传 -> 飞控
机载电脑 -> 飞控

17.3 一条最重要的原则

text 复制代码
动力供电和信号通信要分清楚

很多新手一开始最容易混淆:

  • 哪些线是供电线
  • 哪些线是信号线
  • 哪些接口只能接串口
  • 哪些接口不能直接给大功耗设备供电

18. Pixhawk 6C Mini 与机载电脑串口怎么连接

这部分是你特别点名要的内容,我单独展开。

18.1 最常见连接方式

最常见的是用 TELEM 串口把飞控连到机载电脑。

典型思路:

  • 飞控:TELEM2
  • 机载电脑:UART

例如:

  • Raspberry Pi 的硬件串口
  • Jetson 的 UART 引脚
  • 或 USB 转串口模块

18.2 串口连接的核心原则

串口接线记住一句话:

text 复制代码
TX 接对方 RX
RX 接对方 TX
GND 对 GND

18.3 飞控和机载电脑的串口连接示意图

text 复制代码
       Pixhawk 6C Mini TELEM2                机载电脑 UART
     +------------------------+            +------------------+
     | TX --------------------+----------> | RX               |
     | RX <-------------------+----------- | TX               |
     | GND -------------------+----------> | GND              |
     | 5V ----(一般不建议用于大功耗供电)--> | 不建议直接给机载电脑供电 |
     +------------------------+            +------------------+

18.4 用 Raspberry Pi 时怎么理解

如果你用的是 Raspberry Pi,逻辑关系就是:

text 复制代码
Pixhawk TELEM TX -> Raspberry Pi RX
Pixhawk TELEM RX -> Raspberry Pi TX
Pixhawk GND      -> Raspberry Pi GND

你还要额外给 Raspberry Pi 单独供电:

text 复制代码
主电池 -> DC-DC 5V 稳压 -> Raspberry Pi

不能指望飞控的一个小串口口子给树莓派稳定供电。

18.5 用 Jetson 时怎么理解

如果你用的是 Jetson,逻辑也是一样:

text 复制代码
Pixhawk TELEM TX -> Jetson RX
Pixhawk TELEM RX -> Jetson TX
Pixhawk GND      -> Jetson GND

Jetson 同样需要独立稳压供电。

18.6 机载电脑供电示意图

text 复制代码
                [ 主电池 ]
                    |
         +----------+-----------+
         |                      |
         |                      |
 [ 电源模块 -> Pixhawk ]   [ DC-DC / BEC 稳压模块 ]
                                |
                                +--> 5V -> Raspberry Pi
                                或
                                +--> 12V -> Jetson 载板

18.7 新手最容易犯的串口连接错误

  1. TXTX
  2. RXRX
  3. 没共地,也就是没接 GND
  4. 错把飞控串口 5V 当成机载电脑主供电
  5. 串口号用错
  6. 波特率不一致

18.8 新手最推荐的实际做法

如果你是第一次接机载电脑,我建议优先:

方案 A:USB 连飞控

优点:

  • 最简单
  • 最容易调试

缺点:

  • 实机长期固定不够优雅
  • 插头抗震一般
方案 B:TELEM2 对接 UART

优点:

  • 正规做法
  • 适合最终上机

缺点:

  • 接线要求更细

如果你是第一次验证通信链路,建议:

  1. 先用 USB 打通软件
  2. 再换成 TELEM2 <-> UART

19. 典型接线图:新手学习机推荐连接方式

下面给你一个适合 Pixhawk 6C Mini + GPS + 数传 + 接收机 + 机载电脑 的参考接线图。

19.1 参考连接图

text 复制代码
                           [ GPS + Compass ]
                                  |
                               GPS/I2C
                                  |
                         +-------------------+
                         | Pixhawk 6C Mini   |
                         |                   |
电源模块 PM -----------> | POWER             |
接收机 SBUS/CRSF ------> | RC IN             |
数传机载端 -----------> | TELEM1            |
机载电脑 UART --------> | TELEM2            |
ESC1 信号 ------------> | MAIN OUT 1        |
ESC2 信号 ------------> | MAIN OUT 2        |
ESC3 信号 ------------> | MAIN OUT 3        |
ESC4 信号 ------------> | MAIN OUT 4        |
                         +-------------------+

19.2 机载电脑扩展示意图

text 复制代码
        [ 相机 ] ----+
                     |
        [ 雷达 ] ----+----> [ 机载电脑 ] ---- UART ----> [ Pixhawk 6C Mini ]
                     |
         [ UWB ] ----+

19.3 这个结构的含义

这里的逻辑是:

  1. 飞控负责基础飞行稳定
  2. 机载电脑负责高级感知和算法
  3. 机载电脑把结果通过串口送给 PX4

这样分工最清晰,也最符合 PX4 常见工程实践。


20. 机载电脑、飞控、接收机和数传安装位置建议

不只是"能连上"就够了,安装位置也很重要。

20.1 GPS 安装位置

  • 尽量机身顶部
  • 尽量抬高
  • 远离电源线和电调

20.2 接收机安装位置

  • 尽量远离强干扰源
  • 天线不要被碳板完全遮挡
  • 两根天线尽量有角度展开

20.3 数传安装位置

  • 天线尽量竖直
  • 与接收机天线适当分开
  • 避免贴着大电流线走

20.4 机载电脑安装位置

  • 尽量靠近重心
  • 预留散热
  • 避免直接暴露在桨下强振位置
  • 串口线尽量短且固定好

20.5 飞控安装位置

  • 靠近机体重心
  • 箭头朝机头
  • 用减振但不要过软

21. 测高和近地感知怎么选

21.1 为什么要加测距传感器

因为:

  • 气压计会漂
  • 低空定高更依赖测距
  • 室内、近地悬停更稳定

21.2 你有哪些选择

简单近地定高
  • I2C 小型 ToF 激光
更稳的开发选择
  • ARK DIST SR / MR
  • LightWare
  • 带测距的 ARK Flow

PX4 官方距离传感器页面说明,测距数据可用于:

  • 地形跟随
  • 地形保持
  • 改善降落行为
  • 精准悬停

参考:

官方页面还列出了当前 PX4 支持的一批测距设备,包括:

  • ARK DIST SR
  • ARK DIST MR
  • LightWare
  • TeraRanger
  • 以及带测距的 ARK Flow

21.3 新手推荐

如果你做近地定高和室内实验,推荐优先考虑:

  • ARK Flow
  • ARK DIST SR
  • Holybro VL53L1X

原因:

  • PX4 生态兼容度高
  • 文档相对多

22. 光流怎么选

22.1 光流是干什么的

光流可以帮助无人机在没有 GPS 的时候估计水平移动,尤其适合:

  • 室内
  • 低空
  • 地面纹理明显的环境

22.2 推荐思路

优先考虑:

  • ARK Flow

因为它在 PX4 生态里支持成熟,而且有些型号还带测距。

22.3 光流使用前提

光流不是"装上就能飞"。

它通常要求:

  1. 离地高度在可工作范围内
  2. 地面有纹理
  3. 光照不能太差
  4. 最好结合测距传感器一起用

23. 机载电脑怎么选

23.1 机载电脑是干什么的

飞控负责"飞"。

机载电脑负责"算"。

它常见负责:

  • 视觉定位
  • 目标检测
  • 路径规划
  • 避障
  • Offboard 控制
  • ROS 2 节点

23.2 新手三档推荐

第一档:最容易上手
  • Raspberry Pi 5

Raspberry Pi 官方当前资料显示,Pi 5 提供:

  • 最高 16GB 内存版本可选
  • USB 3.0
  • 千兆网口
  • 摄像头接口
  • 5V 5A 推荐供电

参考:

适合:

  • MAVSDK
  • ROS 2 基础开发
  • 轻量视觉
  • 日志采集
第二档:做视觉和 AI 更合适
  • NVIDIA Jetson Orin Nano
  • NVIDIA Jetson Orin NX

NVIDIA 当前官方资料显示:

  • Orin Nano 适合作为入门 AI 边缘计算平台
  • Orin NX 提供更高性能,适合多传感器和视觉任务

参考:

适合:

  • 深度相机
  • VIO
  • 目标检测
  • 避障
  • 多相机融合
第三档:只做控制,不做重视觉
  • Raspberry Pi 4 / 5

已经够用。

23.3 我给你的实际建议

如果你目前主要想做:

  • PX4 定点飞行
  • 定高飞行
  • 外部定位接入
  • Offboard 控制

优先买:

text 复制代码
Raspberry Pi 5

如果你明确要做:

  • VIO
  • 深度相机
  • AI 识别
  • 室内自主

优先买:

text 复制代码
Jetson Orin NX 8GB / 16GB

23.4 机载电脑选型时必须考虑的事情

  1. 重量
  2. 供电
  3. 散热
  4. 固定方式
  5. 串口与网口数量
  6. 相机接口

很多新手只看算力,不看:

  • 飞机还能不能飞起来
  • 电池还能飞多久
  • 供电稳不稳

24. 深度相机 / 视觉传感器怎么选

如果你后面要做:

  • VIO
  • 室内定位
  • 避障

常见思路:

  • Intel RealSense
  • Luxonis OAK-D

这类传感器的重点不是"能不能识别",而是:

  1. 驱动稳不稳
  2. 机载电脑跑不跑得动
  3. 与 ROS 2 集成方不方便
  4. 重量和供电是否合适

25. 新手最推荐的两套硬件方案

25.1 方案 A:最稳的 PX4 入门学习方案

目标:

  • 先飞起来
  • 先完成定高、定点、任务飞行
  • 后续再接机载电脑

推荐配置:

  • 机架:X500 v2 或同级 450-500 机架
  • 飞控:Pixhawk 6C Mini
  • 电源模块:原厂配套 PM02 一类
  • GPS:M10
  • 数传:SiK 433/915
  • 遥控器:Radiomaster TX16S
  • 电机:2216 / 2218
  • ESC:20A - 30A
  • 螺旋桨:10x4.5
  • 电池:4S 5000mAh

优点:

  • 成本相对可控
  • 够稳
  • 够学
  • 后续扩展空间大

25.2 方案 B:面向机载电脑和视觉实验的方案

目标:

  • 做外部定位
  • 做室内定位
  • 做 Offboard
  • 做深度相机

推荐配置:

  • 机架:500 级及以上,顶板空间充足
  • 飞控:Pixhawk 6C Mini
  • 电源模块:原厂配套
  • GPS:M10F9P
  • 光流:ARK Flow
  • 测距:ARK DIST SR 或同级
  • 机载电脑:Jetson Orin NXRaspberry Pi 5
  • 数传:SiK + Wi-Fi
  • 电机:偏保守选型,保证富余推力
  • 电池:按载荷重新核算

26. 推力怎么估算,新手怎么避免选错动力

26.1 一条原则

总最大拉力至少要达到整机重量的:

text 复制代码
2 倍以上

更适合开发和安全冗余的建议是:

text 复制代码
2.5 倍到 3 倍

26.2 举例

如果你的整机最终起飞重量是:

text 复制代码
2kg

那四个电机总最大拉力最好至少:

text 复制代码
5kg 左右

也就是单电机最大推力最好至少:

text 复制代码
1.2kg - 1.5kg

26.3 为什么要留富余

因为真实飞行里还会遇到:

  • 电池电压下降
  • 热衰减
  • 载荷变化
  • 桨效率损失

27. DIY 组装前,你应该先准备哪些工具

建议准备:

  • 内六角工具
  • 十字螺丝刀
  • 扎带
  • 热缩管
  • 万用表
  • 焊台
  • 焊锡
  • 绝缘胶带
  • 线程胶
  • 螺旋桨平衡器

如果你买的是免焊接套件,焊接工作会少很多。


28. DIY 组装顺序应该怎样

这是新手最容易乱的地方。

正确顺序建议如下:

  1. 先装机架
  2. 再装电机和 ESC
  3. 再装电源分配与电源模块
  4. 再装飞控减震座和飞控
  5. 再装 GPS
  6. 再装数传和接收机
  7. 再装机载电脑
  8. 最后才装螺旋桨

注意:

text 复制代码
所有调试阶段,螺旋桨都先不要装

29. 详细组装步骤

29.1 第一步:组机架

做法:

  1. 按说明书把底板、机臂、顶板装好
  2. 确保四个机臂角度一致
  3. 所有螺丝拧紧,但不要暴力滑丝

检查要点:

  • 机架不歪
  • 没有松动
  • 安装孔位方向正确

29.2 第二步:安装电机

做法:

  1. 每个机臂末端安装一个电机
  2. 电机线朝机臂走线
  3. 用扎带固定,避免甩动

检查要点:

  • 螺丝长度合适,不能顶到电机线圈
  • 四个电机安装牢固

29.3 第三步:安装 ESC

做法:

  1. 每个电机配一个 ESC
  2. ESC 固定在机臂或中心板附近
  3. 动力线接电源分配板
  4. 信号线后续接飞控 MAIN OUT

检查要点:

  • 动力线正负极绝不能接反
  • 焊点牢固
  • 绝缘做好

29.4 第四步:安装电源模块

做法:

  1. 电池先接到电源模块输入
  2. 电源模块输出再去 PDB 或飞控供电口
  3. 按原厂接线图接到飞控 POWER

检查要点:

  • 再次确认极性
  • 万用表测输出电压
  • 不要把动力电池直接接到飞控错误接口

29.5 第五步:安装飞控

做法:

  1. 飞控尽量安装在机身重心附近
  2. 使用减震胶或减震平台
  3. 飞控箭头朝机头方向

检查要点:

  • 飞控方向不能装反
  • 飞控必须固定牢靠
  • 不能软到晃来晃去

29.6 第六步:安装 GPS / 罗盘

做法:

  1. GPS 尽量装在顶部高位
  2. 尽量远离电源线、数传、电机、电调
  3. 有条件使用 GPS 支架抬高

检查要点:

  • 防止电磁干扰
  • 罗盘方向后面需要在 PX4 中校准

29.7 第七步:安装接收机和数传

做法:

  1. 接收机接 RC 输入
  2. 数传接 TELEM
  3. 天线位置尽量避开碳板遮挡和高噪声源

29.8 第八步:安装机载电脑

做法:

  1. 固定在减振较好的平台上
  2. 预留散热空间
  3. 单独规划供电
  4. 串口连接飞控

检查要点:

  • 机载电脑电源不能乱接
  • 不能从飞控小电流口硬拉大功耗设备

29.9 第九步:最后安装螺旋桨

做法:

  1. 确认电机转向
  2. 确认桨型号和方向
  3. 确认 CW / CCW 对应正确
  4. 锁紧螺母

这是最后一步。

没完成调参前,不要装桨。


30. 飞控接线时最常见的错误

30.1 直接把电池接错飞控

后果:

  • 烧飞控

30.2 电机信号线顺序乱

后果:

  • 电机编号不对
  • 飞机起飞即翻

30.3 GPS 太靠近电调和供电线

后果:

  • 罗盘干扰大
  • 定位不稳

30.4 机载电脑从错误接口取电

后果:

  • 重启
  • 掉压
  • 干扰飞控

30.5 飞控方向装反

后果:

  • 校准后仍然控制异常

31. 电机、电调、桨、电池的简单匹配口诀

新手可以先记住这个顺序:

text 复制代码
机架尺寸 -> 桨尺寸 -> 电池节数 -> 电机 KV -> ESC 电流

再记一条:

text 复制代码
宁可保守,不要极限卡边

也就是说:

  • 电机推力留余量
  • ESC 电流留余量
  • 电池容量和载荷平衡

32. 新手第一次采购,建议优先考虑的品牌

下面是我给新手的实用建议,不是"唯一正确答案",而是以 PX4 兼容性、资料、可获得性为优先。

32.1 飞控

  • Holybro
  • CUAV

本教程演示优先:

  • Holybro Pixhawk 6C Mini

32.2 GPS / RTK

  • Holybro
  • CUAV

入门:

  • M10

进阶:

  • F9P

32.3 电机

  • T-Motor
  • SunnySky
  • Holybro 套件原配

32.4 ESC

  • Hobbywing XRotor
  • T-Motor
  • Holybro 套件原配

32.5 机载电脑

  • Raspberry Pi
  • NVIDIA Jetson

32.6 机架

  • Holybro
  • Tarot
  • 通用 450 / 500 级碳纤维机架

33. 如果你让我给一个最推荐的新手采购方案

如果你的目标是:

  • 入门 PX4
  • 学机载电脑
  • 做定高、定点、Offboard
  • 后面加视觉

我会建议你这样买:

方案

  • 飞控:Pixhawk 6C Mini
  • 机架:500 级碳纤维机架,或直接 Holybro X500 v2
  • 电源模块:原厂配套
  • GPS:Holybro M10
  • 数传:SiK
  • 遥控器:Radiomaster TX16S
  • 动力:套件原配,或 2216/2218 + 20A/30A + 1045
  • 电池:4S 5000mAh
  • 机载电脑:先 Raspberry Pi 5,以后升级 Jetson Orin NX
  • 近地传感器:ARK FlowARK DIST SR

原因:

  • 这个方案学习曲线最平滑
  • PX4 文档和社区资料较多
  • 后面扩展机载电脑最方便

34. 新手阶段哪些钱该花,哪些先别急着花

34.1 该花的钱

  • 飞控
  • 电源模块
  • 遥控器
  • GPS
  • 好一点的电池
  • 稳定的电机 / ESC

34.2 先别急着花的钱

  • 一上来就 RTK 全套
  • 一上来就 3D 激光雷达
  • 一上来就超重 AI 机载电脑
  • 一上来就全自动避障平台

先把基础平台飞稳,比什么都重要。


35. 装完硬件后,下一步做什么

装完硬件后,你应该进入第二阶段:

  1. 安装 QGroundControl
  2. 刷写 PX4 固件
  3. 配置机型
  4. 校准传感器
  5. 校准遥控器
  6. 检查电机方向
  7. 设置飞行模式
  8. 试飞定高
  9. 再试飞定点
  10. 再接机载电脑

这些内容我会在下一份文档里详细讲。


36. 参考资料

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