较早的四旋翼无人机是GeorgedeBothezat于1922年制作的“飞天章鱼”无人机。其实为了实现无人机的垂直升降。由于技术限制,这个无人机具有较大的体积和重量,需要极大的发动机动力,但此飞行器只飞行了极短的时间。随着技术的发展,特别是微机电系统技术的成熟,使得四旋翼无人机得到实际应用的能力。78601
许多研究机构的进行了四旋翼无人机的相关技术的研究,推动了四旋翼无人机技术的成熟,其中具有代表性的有宾夕法尼亚大学、麻省理工学院、英国谢菲尔德大学和日本千叶大学。
宾夕法尼亚大学研制的四旋翼无人机是通过激光雷达传感器获得的位姿状态信息,使用基于网络搜索的ICP算法计算位姿信息,由增量SLAM算法进行校正。其中用了两个扩展的卡尔曼滤波器进行数据融合。从而向四旋翼无人机提供准确的世界坐标系下的位置、姿态和速度等信息。
麻省理工学院研制的四旋翼无人机通过GPS获取位置信息,故其应用场景主要为室外有GPS信号的地方。此外,这个无人机携带超声波传感器,可以识别和避开前方障碍。日本千叶大学研制的四旋翼无人机通过一套名为MNAV100CA的多传感器组合导航系统,获取外界位置和环境信息。这套导航系统有惯性测量单元、静态压力传感器、GPS和摄像头。其中摄像头是为室内导航设置的,使用的算法是一种基于三层卡尔曼滤波的光流算法,从而实现室内的视觉定位导航系统。论文网
随着四旋翼无人机技术的逐渐成熟,四旋翼无人机的应用价值也逐渐体现出来,从而带来了商业机会,最近几年出现了许多研制和生产四旋翼无人机的厂商,其中较有名的有大疆、Parrot和3DRobotics。
大疆成立于2006年,从一家做商业飞行控制系统的公司,逐步地研发了ACE系列直升机飞控系统、多旋翼飞控系统和多旋翼一体机,成为一家行业领先的多旋翼机研发和制造厂商。其在2016年,推出了新一代四旋翼无人机Phantom4。这款无人机具有如,指点飞行、视觉追踪、环境感知与避障及智能定位系统等新功能。Phantom4采用GPS/GLONASS双卫星定位系统,具有视觉定位系统和前视感知系统。采用冗余设计,拥有双指南针模块和双惯性测量单元。
Parrot公司在2010年推出了AR。Drone四旋翼无人机,这款无人机稳定性高、轻便安全和易于操控。其可以通过无线信号将传感器的数据传送出来。3DRobotics是美国的一家旋翼无人机生产商,其在2015年推出了Solo四旋翼无人机,这款无人机可以进行路径规划,从而自主飞行。其飞控系统是开源的,用户可以进行自定义设置。