用Pixhawk搭建四旋翼无人机要点。
2001年，进入清华精仪系小飞机组，开始学习、探索固定翼UAV，从此开始了与无人机的不解之缘。5年后拿到博士学位的同时，也获得了国家技术发明二等奖。
2021年，决定把1年前购买的四旋翼套件组装出来，一来完成给8岁儿子的礼物，二来纪念二十年前进入小飞机组。
20年技术的发展，已经让无人机技术充分商业化，尤其是四旋翼飞机，已经拥有了完全开源的成熟方案。我选择了Pixhawk（PX4）作为搭建方案，该开源硬件、软件的项目代码地址：
https://github.com/ArduPilot/ardupilot/tree/master/modules
地面站软件MissionPlanner，项目地址：
https://ardupilot.org/
https://ardupilot.org/planner/index.html
关于PX4相关的内容很多，有官方的发布，也有兼容设计，这里我并不是感兴趣研究PX4的发展历程及最新进展，毕竟是要做一架可以飞行的四旋翼，我更关注如何把一堆套件组装起来。
套件就是通过淘宝的航模店购买，很多基本情况可以和店家咨询。毕竟已经10多年不碰UAV了，很多情况已经大变样了，比如：当年著名的模型遥控厂家JR已经倒闭了，Futaba也已经没有以前那么流行，取而代之的是很多国内的自主品牌。
最终，我选择了RadioLink（乐迪）的遥控器，Pixhawk一代主控（自动驾驶仪）两套（一套备用），其它的配件主要有：塑料红白机架两套（一套备用），外转子电机4个，桨叶12片（正反各6片），GPS+罗盘一套，电调4个，电池2套（3300mAH@12V），起落架一个。
牛年的春节，是完成计划的日期。从初一到初四，4天时间，完成了从搭建到试飞成功，其中的要点记录如下：
多年的经验告诉我，结构的刚性、重心的准确、整体的整洁，是一个成功无人机的基础。所有的电子部件，包括电机和螺旋桨都是固定在结构上的，结构就像人的身体素质，一个健康的人，首先要有健康的身体，然后再有先进的思想，这才能成为一个一般意义上的“人才”。飞机的结构就像人的身体，要打好基础。
每个螺钉一定要拧到位，安装结构的时候时刻注意整体结构的“正”与“刚”，越正，给飞控系统的压力就越小，否则，任何的偏斜都会带给飞控额外的调控任务。
重点要检查的点：机身组件的螺钉是否都旋紧了；机身是否整体平整；放在平面上，四个着地点是否同时接触平面；电机的方向是否竖直；GPS安装架的固定是否抗震；安装起落架等。
机架类型为X4旋翼。主要包括：电机的固定，电调电源线的焊接，电调电机线的焊接，Pixhawk主机减震固定架的粘接，GPS的粘接，电池的固定，电池监测转换板的焊接和固定，蜂鸣器的粘接，解锁按键的安装等。
其中，需要额外注意的点：一定要注意4个电机的位置和方向。正确的方向，假设从上往下看无人机（顶视图），机头朝上，那么，机头右侧的电机为1号，机头左侧的电机为3号，机尾左侧电机为2号，机尾右侧为4号。那么，1、3号电机为逆时针（CCW）转动，相应的桨叶也必须适配；2、4号电机为顺时针转动（CW）。调整电机旋转方向，需要调整电调U/V/W其中2条线的线序，任何2条都可以。
主控只控制电机转速的大小，并不能控制电机的方向，电机的方向，是需要硬件适配的。
电机的方向调整好了，按照1-4的顺序，接入Pixhawk的主输出1-4接口，注意方向，是黑色线在上（信号一般是浅色线，对着外壳上接插口有小豁口的一边）。
电机线接好了，另一个要点就是遥控接收机与Pixhawk主机之间的连接。我购买的9通道型号具有SMBUS接口，可以不需要PPM转换板就能与Pixhawk主机的SMBUS用单根舵机线连接。只是要注意，在连接前一定要把接收机调整为第9通道为SMBUS，具体调整方法：接收机上有个小按键，双击（1秒内按2次）切换，接收机指示灯蓝色就是SMBUS模式，红色是普通模式。
这样把接收机的SMBUS接口（背面横着的那个单独的接口）和Pixhawk最边上的RcIn接口接上即可，Pixhawk的RcIn接口同时可以为接收机提供5V电源。
配置环节，需要操作的比较多，但是都是可以参考官方手册，或者找找网上的视频教程。主要的要点：
1）连接电脑上的MissionPlanner软件（可以通过USB线，也可以通过Rf电台，本人是通过USB线），Pixhawk侧面有个MicroUSB接口，用套件自带的线即可。接到PC后，USB驱动为一个COM口，名字有“FMU”字样，在MP软件里选择这个接口，然后点连接就可以。使用中发现，最新版的MP软件，好像打不开google地图，可以在“飞行计划”界面右侧，选择bing的地图。如果地图不能正确加载，连接设备成功率也比较低。
2）设置遥控器的5-8通道开关，具体操作详见遥控器的使用说明。
3）标定加速度计，标定水平，标定磁罗盘，标定遥控器各个轴的输入范围，标定油门。这些操作都可以参考网上的视频教程。
4）设置飞行模式，设置故障报警和返航（RTL，Return To Launch）按键，与遥控器的5-8通道开关的匹配设置，需要的配置界面里进行。
前面配置都完成了，整机上电后，蜂鸣器和指示灯会有相应的指示，这些网上的教程都有交代，这里不赘述。如果一切都正常，可以试着解锁。此时最好不要安装桨叶，保证最大的安全性。解锁方法：先将飞控上的解锁按键按3秒钟，由闪烁变为常亮；然后遥控器方向舵杆（和油门一起的那个左右动作的）向右方打到最大3秒钟，蜂鸣器会长时间响5秒钟，用来警示已经解锁。解锁后，电机即进入怠速旋转，如果此时加油门，电机就会受控加速旋转完成起飞动作。如果把油门拉回最小，电机转速又会返回怠速；怠速持续10秒左右，没有其它动作，会自动停转。
如果已经完成了上面的动作，已经完成了一半的试飞前检查。我的习惯是再此阶段，再次确认桨叶的方向，可以按照正常的位置把桨叶放置在电机上，不要旋紧（有些自旋紧的桨无法这样测试，忽略这步吧），然后完成上面的解锁动作，因为桨叶是浮动的，所以只会很慢的跟随电机转动，而且没有驱动力，只能很慢的旋转，这样就可以判断旋转方向是否正确。
如果上面2步都完成了，就可以把桨叶旋紧，真刀真枪来测试一下解锁了，这里需要2个人配合，一个人需要以安全的方式把飞机按在桌面上，比如按住起落架；另一个人来控制遥控器，解锁，试着加油门。如果能感觉到向下吹的风，并且油门越大，风越大，那么，试飞前的准备基本也完成了。
试飞一定要以安全为前提。首先是选一个合适的场地，必须是比较开阔，人迹罕至，符合当地政府的适航规定的地方，最好地面上有柔软的覆盖（软土或者植被），万一有意外飞机下坠，尽量降低坠毁的可能，另外，也要尽快降低伤害自己和他人的可能；其次，要选一个好天气，最好能2-3级风以下；当然，如果能找到很大的室内当然最好，至少飞机不会成为断线的风筝。
起飞前先找个平地把飞机放好，上电，等待GPS定位，一切OK后，绿灯闪烁，此时即可以解锁飞机，准备起飞。
试飞可以从Stablilize模式开始，这个模式要注意油门的控制一定要缓，不要大起大落，飞机保持高度有特定的油门，油门大了肯定上升，小了肯定下降，这点需要一个摸索经验的过程。
Pixhawk有自动调参模式，可以尝试让飞机自己调参，具体方法，参考网上的视频教程。
如果手熟了，可以试试高度保持或者定点定高模式。
初一到初四，4天时间，完成了组装、测试、调试和试飞，由于准备充分，没有发生意外，这点我有点儿惊喜。毕竟从2001年开始的6年无人机研究让我对飞机升空具有深深的敬畏，小飞机组曾经有一句流行的话：飞机一旦上天，就不是你的飞机了，是上帝的。飞机的命运早晚是坠毁或者意外，就像生命总有尽头一样。但是，即便这样，我们还是会去飞，因为，结果不重要，过程才是我们追求的结果，飞机带给我们的是美好的回忆，以及为了那个飞上云端的梦想。
4天能做出四旋翼，靠的是Pixhawk开源项目多年的积累。我算了一下，从2006年开始到现在，Pixhawk项目已经积累了15年。巧得很，Pixhawk项目开始的时间，也是DJI成立的时间，正是我毕业，离开无人机项目的时间，不得不说，这是一种巧合与缘分。但是15年来，我一直关心无人机行业的发展。
下面是网友总结的无人机行业大事件，也是起步于2006年。
2006
DJI 成立
2007
ROS诞生：Standford 吴恩达团队
ArduPilot 成立 / DIYDrones
2010
ROS 1.0 正式发布
APM1 Released by 3DR
AR.Drone四旋翼玩具
2012
ROS第一届开发者开会以后每年一次
宾夕法尼亚大学 kummer TED 演讲
APM 2.5 /2.6
2013
Pixhwak by ETH
ROS 决定每两年发布一个LTS版本
DJI Phantom 发布
匿名飞控
2014
APM代码中加入EKF
2015
Dronecode社区成立：PX4/APM
DJI Phantom 3 发布
2016
2016.5 小米四旋翼发布
雷军：无人机就是在没有人的地方飞的飞机
2016.3 DJI Phantom 4 发布
2016年统计 DJI市场占有率70%，RMB 1500+ 机型90%
2016.9 ArduPilot 团队离开 Dronecode
APM CPLD开源准则
Dronecode社区会员制
Dronecode 话语权问题
2017
ROS 2.0 发布
ArduPilot首届全球无人机开发者大会举行
2017.10 厦门
HEX主办
DJI Spark发布
2018
ArduPilot 第二届
2018.10 苏州
无GPS POS估计
光流：漂移问题
3D相机
UWB
无人机集群通信
碰撞避免，路径优化
室内室外定位转换
2019
ArduPilot 第三届
2019.6 深圳
非GPS导航
对象回避
UAVCAN硬件系统
建造工业解决方案
机载LUA脚本
TECS调试
2020
Ardupilot 固件到 4.0
PX4 固件到1.10
未来
PX4飞控
pixhawk2.4.8 中代码CPU占用率在40%-60%
现在推出V5系列，采用M7内核，CPU占用率会降低
推荐主控有雷迅V5，与赫星cube
APM飞控
90%都在处理极端情况
后续，有时间会仔细研读一下Pixhawk的源码，从代码角度理解内在的控制逻辑，这对后续测试各种自动控制功能来说，是必要的。
这20年，我亲眼见证了无人机技术的高速发展；今天，通过亲手制作一架基于开源项目的无人机，真是感受到了技术进步和开源世界带给世界的变化；相信未来10-20年，无人机将会在新电池技术、物联网和AI技术的加持下，更加安全、稳定、智能，辅助人类完成新的任务、解决更多问题。
带着使命来到世上的你，给他人提供价值，才有价值