崑山科技大學

機械工程系

實務專題報告

無人機製作

指導教授：吳向宸

實務專題組員:進修部四機四 C

劉佳文 學號: A010H340

李峻億 A010H304

黃政宏 A010H325

黃建煌 A010H344

陳威廷 A010H314

黃子銓 A010H321

宋建緯 A022H474

中華民國 104年 06月

目 錄 頁數

目錄 -------------------------------------------------------------------- 3

第一章 前言-------------------------------------------------------------- 4

第二章 原理與實驗----------------------------------------------- 5

第三章 結果與討論-------------------------- 12

第四章 未來用途

--------------------------------------------------------------

13

第五章 結論與心得

--------------------------------------------------------------

15

參考文獻-------------------------------------------------------- 16

第一章 前言

無人機最早出現於第二次世界大戰時，直至近幾年有廠商逐步把軍用無

人機技術轉移至電子消費品的生產之上，製成定價較平、操作較易的無人

機，始令無人機在消費者市場大熱起來。目前流行的無人機分別有 4 軸、6

軸及 8 軸設計的機體。

無人飛行載具乃是指向藉由遙控或者自動駕駛技術，進行科學觀測及偵

查等任務的飛行載具。與傳統飛機相比較，具有操作成本低、運用彈性大及

支援裝備少等特性。無人飛行載具大致上可以分為以下數種：近距離無人飛

行載具搭載 5 公斤以下酬載於低高度飛行 5 公里距離；短距離無人飛行載具

則將飛行距離增加至 20 公里。

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A7%91%E5%AD%B8https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%81%B5%E6%9F%A5&action=edit&redlink=1https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%81%B5%E6%9F%A5&action=edit&redlink=1https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%AC%E9%87%8C

第二章 原理與實驗

6 大無人機部件

1. 飛行器機架

飛行器機架的大小，取決於槳翼的尺寸及電機（摩打）的體積：槳翼

愈長，摩打愈大，機架大小便會隨之而增加。機架一般採用輕物料製

造為主，以減輕無人機的負載量。

2. 飛行控制系統

飛行控制系統（Flight Control System）簡稱「飛控」，一般會內

置控制器、陀螺儀、加速度計和氣壓計等傳感器。無人機便是依靠這

些傳感器來穩定機體，再配合 GPS 及氣壓計數據，便可把無人機鎖

定在指定的位置及高度。

3. 推進系統

無人機的推動系統（Propulsion System）主要由槳翼和摩打所組

成。當槳翼旋轉時，便可以產生反作用力來帶動機體飛行。系統內設

有電調控制器（Electronic Speed Control），用於調節摩打的轉速

和轉向。

https://www.dronesplayer.com/wp-content/uploads/2015/09/drone-system-structure.jpg

4. 遙控接收器

這即是「遙控器（Remote Controller or Ground Station）」，讓

航拍玩家透過遠程控制技術來操控無人機的飛行動作。

5. 遙控發射器

發射器的主要作用是將遙控訊號由無人機機體發送至遙控器。4 軸無

人機起碼要有 4 條頻道來傳送訊號，以便分別控制前後左右 4 組旋

槳和摩打。

6. 攝影機及雲台

目前無人機所裝配的航拍攝影機，除無人機廠方提供的內置鏡頭外，

還有 GoPro 等運動攝影機（Action Camera）和數碼單反相機

（DSLR），惟近年亦有廠商提倡用 M4/3 無反相機作航拍用途。

攝影機主要透過雲台（Gimbal）來裝設於無人機機體上。雲台可說

是整個航拍中的最重要部件，航拍影片的畫面是否穩定，便全要看雲

台的表現如何。雲台一般會內置有兩組電機，分別負責雲台的上下擺

動和左右搖動，讓架設在雲台上的攝影機可維持旋轉軸不變，令航拍

畫面便會因無人機機體震動而晃動起來。

無人機飛行原理

A. 右轉飛行：前後兩組轉右摩打的轉力大於轉左摩打轉力，即可令

無人機機體便會右轉。

B. 向前直行：當兩個順時針摩打的轉力一致時，無人機機體便會上

升。當其中一組摩打逆時針轉向的動力大於另一組時，會把機體推向

力量較弱的一方，實現直線飛行。

C. 向左平移：原理跟向前一樣，只是方向之別。

D. 半空懸停：四組摩打以定速轉動來對抗地心吸力，實現半空懸停

效果。

https://www.dronesplayer.com/wp-content/uploads/2015/09/031.jpg

成品圖

試飛圖

第三章 結果與討論

多軸飛行器，是一種具有兩個旋翼軸以上的旋翼飛行器。由每個軸末端的電

動機轉動，帶動旋翼從而產生上升動力。旋翼的角度固定而不像傳統直升飛機那

樣可變。透過改變不同旋翼之間的相對速度可以改變推進力的扭矩，從而控制飛

行器的運動軌跡。

因為多軸飛行器容易製造與控制，所以常用來製作模型和遙控飛行器。常見

的有四軸、六軸、八軸飛行器。它的體積小、重量輕，因此攜帶方便，能輕易進

入人不易進入的各種惡劣環境。發展到如今，多軸飛行器已可執行航拍電影取

景、即時監控、地形勘探等飛行任務。四軸飛行器是一種多旋翼飛行器，用四個

馬達與旋翼來控制懸停、維持姿態及平飛。控制方式和固定翼飛機不同，它通過

旋翼提供的推力使飛機升空。它的四個旋翼大小相同，分布位置接近對稱。對於

簡單的設計來說，僅僅通過調整不同旋翼之間的相對速度來調節不同位置的推

力，並克服每個旋翼之間的反扭力矩，就可以控制飛機維持姿態、或完成各種機

動飛行。

近來四軸飛行器在無人機領域獲得了新生。使用電傳飛行控制系統以及油門

響應速度迅速的電動機作為動力系統，克服了四軸飛行器的主要缺點。四軸飛行

器飛行穩定，操控靈活，可以在戶內和戶外使用。

第四章 未來用途

普通無人機目前發展到可空中避開障礙物、用聲納控制選擇高度、對

定位物自動跟蹤，還可以利用無人機自拍。若在未來使用無人機從事商務

活動，需要向聯邦空管部門申請方可使用。不能超出限制高度，不能超出

視野之外。

談到無人機在未來商業的用途，若用於拍攝，比如高爾夫球場拍攝比

賽情況、新聞事件實況傳送。災難應急反應，搜索受害者及救護、監視野

外火災、洪水監控、災害破壞評估、911緊急反應赴案發現場等。也可從

事環境監測、觀察野外生物、動物分布，3D測繪地形等。

有些商家使用無人機觀察空調冷氣系統，用溫度測敏裝置，監測是否

存在空調管路洩漏。小的無人機如成人拳頭大小，甚至更小，可進入一定

口徑管道檢測觀察。隨著人們對無人機認識加深，無人機商業用途愈來愈

廣泛。

1、 農業：無人機監控災害，收集作物健康與產量的即時數據。這一塊的

年市場規模約達 30億美元。

2、 能源：能源公司利用無人機監控輸油管道和鑽塔。

3、 房地產與建築：對高爾夫球場、摩天大樓等拍照、勘察，通知地產商，

也監控工程進度。

4、 快速響應與緊急服務：無人機利用紅外傳感器輔助從滅火到廢墟或雪

崩尋人的搜救行動。

5、 新聞：使用無人機可比用人更快更安全地報導突發新聞/ 災難/ 戰區

情況。

6、 包裝/ 供應交付：如 Matternet建造無人機網絡向全球的偏遠農村運

送食品和醫療用品。

7、 攝影/ 電影：視覺藝術家利用無人機捕捉優美畫面和拍攝角度。

8、 科研/ 保護：無人機幫助做一切事情，從計算阿拉斯加的海獅數量，

到進行氣候、環境研究，乃至於跟?非洲大草原的獸群移動等。

第五章 結論與心得

人生中第一次面臨這樣的專題 真的不知道該如何著手去做 起

初為了要做什麼樣的項目而頭痛 雖然是讀機械系的 但對機械一點

概念都沒有 於是想到最簡單的無人機 網購定了一組無人機的材料

買回來自己做 做的過程中面臨許多的難題 比方焊接 作品完成後實

驗幾次 線斷了又要重新焊接 挺麻煩的 再來就是研究如何用手機程

式去操控無人機 研究後漸漸上手 但過程中也是經歷過數次的墜機

意外 電池耗電量又快 沒電就充 充飽繼續練習 大概三至四天就上

手了 之後開始實驗給我們班導師看 當班導說很好 很好的當下 我

們開心極了 瞬間超有成就感。

經過這一次的專題 實做經驗後 讓我們這組的組員都有所成長

為什麼要有組員 有時候一個人研究 會碰到不知道如何去解決的問

題 若結合各個其他組員不同的想法 不同的意見 會多很多解決問題

的方法 於是我們領悟到了一點 原來機械並不是我們想像中的難 而

是我們懶得去動頭腦去學習 只要有心多去問多去查一些資訊從中

慢慢的去尋找答案 相信沒有任何問題是我們做不到的。

參考文獻

1.無人機操控及改良

http://www.geek-workshop.com/thread-9182-1-1.html

2.多旋翼四軸飛行器 DIY 實作坊

http://www.techbang.com/posts/21296-t-state-marker-club-rotor-four-aircraft-diy-real-worksho

p-hardware-assembly-the-development-environment-to-build-understand-flight-teaching-time-

hot-entries

3.無人飛行載具

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%84%A1%E4%BA%BA%E8%88%AA%E7%A9

%BA%E8%BC%89%E5%85%B7

4.無人機構成部分及飛行原理

https://www.dronesplayer.com/3881/%E4%B8%80%E5%AE%9A%E8%A6%81%E7

%9F%A5%E7%9A%84%E7%84%A1%E4%BA%BA%E6%A9%9F%E7%B5%90%

E6%A7%8B%E8%88%87%E9%A3%9B%E8%A1%8C%E5%8E%9F%E7%90%86/

5.淺談多軸旋翼機發展與應用

http://nctumesa.twbbs.org/article.php?id=16

6.多軸飛行器介紹

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%9A%E8%BB%B8%E9%A3%9B%E8%A1

%8C%E5%99%A8

7.無人機的 10 大應用及想像

http://www.bnext.com.tw/ext_rss/view/id/613436

8.無人機的用途及商機

http://www.worldjournal.com/3842429/article-%E7%84%A1%E4%BA%BA%E6%A

9%9F%E7%94%A8%E9%80%94%E5%BB%A3%E6%B3%9B-%E5%95%86%E6

%A9%9F%E8%93%AC%E5%8B%83/

http://www.geek-workshop.com/thread-9182-1-1.htmlhttp://www.techbang.com/posts/21296-t-state-marker-club-rotor-four-aircraft-diy-real-workshop-hardware-assembly-the-development-environment-to-build-understand-flight-teaching-time-hot-entrieshttp://www.techbang.com/posts/21296-t-state-marker-club-rotor-four-aircraft-diy-real-workshop-hardware-assembly-the-development-environment-to-build-understand-flight-teaching-time-hot-entrieshttp://www.techbang.com/posts/21296-t-state-marker-club-rotor-four-aircraft-diy-real-workshop-hardware-assembly-the-development-environment-to-build-understand-flight-teaching-time-hot-entrieshttps://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%84%A1%E4%BA%BA%E8%88%AA%E7%A9%BA%E8%BC%89%E5%85%B7https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%84%A1%E4%BA%BA%E8%88%AA%E7%A9%BA%E8%BC%89%E5%85%B7https://www.dronesplayer.com/3881/%E4%B8%80%E5%AE%9A%E8%A6%81%E7%9F%A5%E7%9A%84%E7%84%A1%E4%BA%BA%E6%A9%9F%E7%B5%90%E6%A7%8B%E8%88%87%E9%A3%9B%E8%A1%8C%E5%8E%9F%E7%90%86/https://www.dronesplayer.com/3881/%E4%B8%80%E5%AE%9A%E8%A6%81%E7%9F%A5%E7%9A%84%E7%84%A1%E4%BA%BA%E6%A9%9F%E7%B5%90%E6%A7%8B%E8%88%87%E9%A3%9B%E8%A1%8C%E5%8E%9F%E7%90%86/https://www.dronesplayer.com/3881/%E4%B8%80%E5%AE%9A%E8%A6%81%E7%9F%A5%E7%9A%84%E7%84%A1%E4%BA%BA%E6%A9%9F%E7%B5%90%E6%A7%8B%E8%88%87%E9%A3%9B%E8%A1%8C%E5%8E%9F%E7%90%86/https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%9A%E8%BB%B8%E9%A3%9B%E8%A1http://www.bnext.com.tw/ext_rss/view/id/613436