大家好，在這篇教學文中，我將展示如何製作四軸飛行器的機架（ Frame ）還有控制搖桿（ Joystick ）。
目前，我尚未完成這款飛行器的軟體，但我正利用閒暇時間，開發這項專案，所以基本上是穩紮穩打、循序漸進。文章的重點，會更著重於硬體層面，而非軟體開發。
專案主要目標，是建構一架功能正常的四軸飛行器，主要使用以下材料和元件：
核心材料
- 3D 列印機：RepRap Prusa i3
- 微控制器：Arduino無線通訊模組：nRF24L01 Wi-Fi 模組 （可從 eBay 以低廉價格購得）。
- 可變電阻：數個 10k 電位器（ 6 個旋轉式和 3 個滑動式，可從 eBay 以低廉價格購得）。
- 電源：鋰聚合物電池 （ LiPo Batteries ）
動力系統：
- 無刷馬達 （Brushless Motors） 與螺旋槳 （ Propellers ）
- 電子變速器 （ ESC ）：用於馬達控制。這些 ESC 表現出色，反應迅速，且控制方式與伺服馬達相同（控制範圍 0-179）。
機架材料：
- 15 毫米鋁型材 （ Aluminium Profiles ）
可選設備與額外建議：
- 充電器：如果您需要充電器，請記得準備。
- 第一人稱視角系統 （ FPV ）
- 發射器：發射器上將配備串列 LCD 螢幕
（編按：所有 CAD 檔案，都可在的原文結尾處找到。原文作者 ivver 是在 Solidworks 2015 版本中繪製這些檔案，如果您想要開啟並編輯這些檔案，請務必留意軟體版本，因為 2014 版本無法開啟、更新版本所建立的檔案。）
步驟一：控制搖桿
我從 eBay 購買的搖桿虛位太大（ Airiness ，註一），因此決定自行開發一個零虛位或虛位極小的搖桿。我手邊剛好有幾個 10k 的電位器（ Potentiometers ），心想何不自造一個複製品？畢竟它的機械結構相對簡單，且所有零件都在我的桌上。
從上方的圖1、圖2中，您可看到搖桿的開發過程：紅色的那是原型（ Prototype ），隨後我修改更多細節，並列印出最終成品（藍色）。
列印細節與注意事項
我將間隔管（ Spacer Pipes ）與底座分開列印，因我的 3D 列印機有些問題。間隔管在單獨列印時，成品效果比直接列印在底座上好得多。
重要提醒： 如果您要列印這款搖桿，請注意我故意將孔洞和凹槽的尺寸，設計得稍大一點，原因是我這台印表機列印出來的尺寸，會比設計尺寸小約 0.5 毫米 ，因此，如果您使用不同精度的列印機，成品可能會有虛位。
步驟二：列印搖桿外殼
這個設計結果相當不錯。我在搖桿外殼上預留足夠空間，可容納：
- 2 個旋轉式電位器（ Rotary Potentiometers ）
- 4 個開關（Switches ）
- 3 個滑動式電位器（Slide Potentiometers ）
- 1 個 LCD 螢幕，用於顯示來自四軸飛行器的回饋資訊（如溫度、電量、壓力等）。
我認為，這些元件應足夠用來對四軸飛行器進行一些調整。我其實從未擁有過四軸飛行器，所以到時，我會再看看這些電位器和開關具體會用在哪裡。
步驟三：製作四軸飛行器機架
許多人問我，為什麼不直接列印出包含機臂的完整機架。答案是，我希望自造一款堅固的機架，這樣它在墜機時不容易破損。
這個列印底座（ Printed Base ）的優點是：您不需任何螺絲，就能將 U 型材（U Profiles）固定在其中。事實上，我是用榔頭敲進去固定的，但如果您需要使用螺絲，我在每個機臂連接處都預留兩個孔位。
這次列印，花費約 6 小時 30 分鐘，時間相當長，但我得到了想要的品質。我另外增加一個有用的東西，用於安裝電子設備或其它零件板塊（Plates），這在未來可能會很有用。
待續：關於軟體的構想
軟體的設想，是利用 Wi-Fi 模組，在兩塊 Arduino Mega 開發板間，建立雙向通訊。這架四軸飛行器，應能承載 FPV 系統、 GoPro ，以及氣壓計（ Barometer ）、溫度計（ Thermometer ）等其它感測器。
此外，我還考慮加入一項功能：利用超音波感測器維持恆定高度，該高度應可在 4 米範圍內變化，並通過發射器上的一個電位器設定。但首先，主要目標是利用陀螺儀（ Gyroscope ），讓四軸飛行器在空中保持穩定。
程式碼與檔案分享
一旦我開發出程式，就會在這裡發佈，請保持關注。（編按：在原文附件中，您可看到重製此專案所需的所有檔案。如果您需要其它檔案格式，請在原文下方向作者 ivver 留言。）
註一：搖桿虛位 （ Airiness ），在工程和電子學中更常稱為死區（ Dead Zone ）或機械間隙（ Mechanical Play ）。它指的是，您移動搖桿或控制桿時，在輸入訊號開始變化前，實際產生的非作用區間或空行程。
（本篇文章是原文作者 ivver ，在 AUTODESK INSTRUCTABLES 網站上的投稿。特別感謝原文作者開放授權，使我們得以進行翻譯，特此致謝！若讀者有興趣閱讀原文，請點擊：原文網址，謝謝！）
(本文轉載自vMaker台灣自造者，原文連結：https://vmaker.tw/archives/76833)
