Tello无人机电机常见故障有哪些?

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电机基本信息

  1. 类型:无刷直流空心杯电机

    Tello无人机电机常见故障有哪些?-第1张图片-广州国自机器人
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    • 无刷直流电机:与有刷电机相比,无刷电机没有电刷和换向器,因此寿命更长、效率更高、发热更少、控制更精准,这是现代消费级无人机的主流选择。
    • 空心杯电机:这是 Tello 电机最显著的特点,它的转子(旋转部分)没有铁芯,线圈直接缠绕成一个杯状,这种设计带来了两个核心优势:
      • 极高的响应速度:转子转动惯量极小,能对指令做出瞬时反应,使无人机姿态变化非常敏捷、稳定。
      • 极高的效率:减少了铁芯带来的涡流损耗,能量转换效率更高,续航相对更好。
  2. 数量和布局:4个

    • Tello 采用标准的 X型四轴布局,四个电机分别位于机臂的末端。
    • 每个电机的旋转方向是固定的,通过差速转速来实现各种飞行动作(如前进、后退、旋转)。
  3. 尺寸规格

    • Tello 的电机尺寸非常小巧,通常被称为 0805空心杯电机(或相近规格,如0707)。
    • 这里的 "08" 指的是电机机壳直径约为 8mm,"05" 指的是电机长度约为 5mm,这种微型化设计是为了适应 Tello 轻巧的机身。

电机的工作原理与飞行控制

Tello 的飞行并非简单地四个电机同时转得快或慢,它通过精确控制每个电机的转速来实现姿态控制。

  • 升降:四个电机同时增加或减少转速,产生更大的升力或更小的升力,使无人机上升或下降。
  • 俯仰 (前后倾斜)
    • 前进:后两个电机转速加快,前两个电机转速减慢,无人机向前倾斜,产生向前的分力。
    • 后退:前两个电机转速加快,后两个电机转速减慢,无人机向后倾斜。
  • 横滚 (左右倾斜)
    • 右移:左侧两个电机转速加快,右侧两个电机转速减慢,无人机向右倾斜。
    • 左移:右侧两个电机转速加快,左侧两个电机转速减慢,无人机向左倾斜。
  • 偏航 (原地旋转)
    • 顺时针旋转:对角线上的两个电机(如左前和右后)转速加快,另一对角线上的两个电机(右前和左后)转速减慢,由于电机本身的旋转方向(两个顺时针,两个逆时针),这种转速差会产生一个扭力,使无人机原地旋转。
    • 逆时针旋转:与上述情况相反。

这个过程由 Tello 内部的飞行控制器陀螺仪、加速度计等传感器协同完成,传感器实时监测无人机的姿态,FCU 通过快速调整四个电机的转速来维持稳定或执行指令。

Tello无人机电机常见故障有哪些?-第2张图片-广州国自机器人
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电机相关的常见问题与解决方法

电机是无人机最容易出问题的部件之一,尤其是在发生摔机或碰撞后。

电机不启动或无法起飞

这是最常见的问题,通常由以下原因导致:

  • 螺旋桨安装错误
    • 检查:Tello 的螺旋桨有正反之分,通常是 2个“黑+灰”2个“黑+橙”,安装时,“灰色”或“橙色”的标记必须朝向无人机的外侧
    • 后果:如果装反,电机转动时会产生向下的拉力,而不是向上的升力,导致无人机无法起飞。
  • 电机被异物卡住
    • 检查:仔细查看电机轴和螺旋桨连接处是否有头发丝、线头、小石子等杂物卡住。
  • 电机损坏
    • 检查:电机内部可能因撞击而损坏线圈或磁钢,用手轻轻转动电机,如果感觉非常卡顿或有异响,则可能已损坏。
  • 电控板损坏
    • 判断:如果电机本身没问题,但就是无法启动,可能是给电机供电的电调或主控板上的电机驱动部分损坏了,这种情况比较复杂,通常需要返厂维修。

飞行时抖动、偏航或无法悬停

  • 螺旋桨不平衡或损坏
    • 检查:螺旋桨是否有裂纹、缺口或弯曲,一个不平衡的螺旋桨会在高速旋转时产生剧烈抖动,传递给机身,影响飞行稳定性。
  • 电机轴弯曲
    • 检查:轻微的碰撞可能导致电机轴轻微弯曲,这同样会引起旋转不平衡和抖动,可以尝试更换一个好的电机来测试。
  • 电机性能不一致
    • 检查:四个电机中,有一个或两个转速响应不如其他电机快,这会导致无人机在姿态调整时“慢半拍”,从而出现偏航或无法悬停,在安全环境下,可以手动起飞后,轻轻推动油门杆,观察四个电机的转速响应是否一致。

噪音异常

  • 异物:首先检查是否有杂物。
  • 轴承磨损:电机长时间使用后,内部轴承可能磨损,导致转动时产生“沙沙”的异响。
  • 电机损坏:线圈或磁钢损坏也可能导致噪音变大。

维护与保养建议

  1. 起飞前检查:每次飞行前,务必检查四个螺旋桨是否安装正确、牢固,以及电机轴是否自由转动,无卡顿。
  2. 清洁:定期清理电机和螺旋桨上的灰尘、毛发等杂物,可以使用棉签或小刷子。
  3. 避免硬着陆:尽量选择平坦的地面着陆,避免电机直接撞击硬物,这是保护电机最有效的方法。
  4. 规范操作:避免在强风、雨雪、灰尘大的环境下飞行。
  5. 不要自行拆卸:Tello 的电机非常精密,且与电控板集成度高,非专业人士自行拆卸极易造成永久性损坏。

Tello 的无刷空心杯电机是其实现敏捷、稳定飞行的关键,虽然小巧,但技术含量高,了解其工作原理,并养成良好的飞行和维护习惯,是延长 Tello 电机寿命、保证飞行体验的基础,如果遇到电机相关的严重问题,建议联系官方售后或专业维修点进行处理。

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