京工科业-JGHT-380型 室内教学拆装调无人机实训平台

1.1 产品简介

室内教学拆装调无人机实训平台是一款专为教学实训设计的无人机产品，机身采用高强度碳纤维和航空铝材质，并配备 M3 内六角碳钢螺丝，结构坚固耐用，可支持反复拆装。该产品兼顾无人机原理教学、零部件调试、故障检测维修及地面站操作等多项实训内容，同时适用于学科竞赛，一机多用，是院校无人机实验室的理想选择。

1.2 架构组成

多旋翼无人机系统主要包括：机架平台、动力系统、核心控制系统、电源与监控系统、通信系统

• 中心板：安装所有核心电子设备的主平台。

• 机臂：支撑电机和电调，决定无人机尺寸。

• 起落架：提供着陆缓冲和地面间隙。

• 电池仓：底部承重板，安装电池。

• 防护罩：保护螺旋桨和安全防护。

• 机架平台作为物理载体，将所有模块集成为一个整体。

2. 核心控制系统

• 飞控模块：无人机大脑，处理所有传感器数据，计算飞行姿态，并向动力系统发出指令。

• 传感器模块：是飞控的“感官系统”，通过感知自身姿态、运动状态和环境信息，为飞行控制、导航、避障与稳定提供实时数据。主要有 IMU 、磁罗盘（指南针）、气压计、 GPS 等模块。

3. 动力系统

• 动力电池：整机电力来源。

• 电调：控制电机转速。

• 电机：产生旋转动力。

• 螺旋桨：将旋转动力转换为升力。

• 动力工作流：电池 >> 电调 >> 电机 >> 螺旋桨，电池提供总能量，电调根据飞控指令精确控制电机的转速与方向，从而使螺旋桨转动。

4. 电源与监控系统

• PMU 电源模块：电压转换和电源分配中心，将电池电压转换为各模块所需的稳定电压（如 5V 、 3.3V ），并分配给所有电子设备。

• 电压报警模块：实时监控电池健康状况，在电压过低时发出警报，防止电池过放。

• LED 灯模块：状态指示。

5. 通信系统

• 接收机：接收来自遥控器的实时操控指令。

• 数传电台：与地面站建立双向数据链接，上传飞行状态、下载任务指令。

 

.4 拆装规范

机臂和电机 拆装减震球

拆装：

1. 从机臂上拆装电机时，注意选用 M3*6mm 内六角螺丝和 M3 六棱工具，否则使用其他螺丝会损坏电机。

拆装：

1. 安装减震球时，请勿使用尖锐物品按压，否则会损坏减震球。

拆装：

1. 插拔模块接口时，严禁直接拉拽线缆。

2. 操作时应用手指捏住插件壳体两端，均匀施力拔插；如遇过紧，可使用塑料撬棒辅助分离。

3. 安装时，同样用手指捏住接口插件壳体两端缓慢均匀用力推进去，严禁推线缆处。

拆装：

1. 对模块拆卸时，可用手指捏住其左右两侧，通过左右旋转扭动的方式使其脱胶分离。

2. 安装时，可先对接接口，再将粘贴了双面胶的模块按压在中心板预定位置。

3. 安装时，注意核对线路接口正负极（红线对应正极“➕”，黑线对应负极“➖”）。

二、硬件组装

2.1 机架安装

2.1.1 描述

本章节是无人机物理结构的组装起点，选择正确的工具和安装工艺，完成无人机上机臂、下机臂、脚垫、脚架以及电池固定板等基础结构的组装，为后续电子设备安装奠定基础。

2.1.2 学习目标

1. 能正确识别对应的零部件；

2. 能正确选择和使用安装工具；

3. 能独立、精准地完成无人机机架的安装。

2.1.3 实验器材

1. 无人机机架部件（上机臂、下机臂、脚垫、机腿、电池板及电机等）

2. 工具（螺丝刀、扳手等）

2.1.4 注意事项

1. 在组装过程中，注意工具的使用安全，避免划伤手指。

2. 确保每个部件安装到位，避免因松动导致后续故障。

3. 在安装过程中，注意保护机身表面，避免刮花。

2.1.5 拓展知识

2.1.5.1 紧固件工具

螺丝作为标准的紧固件，该如何选择，该如何拧，也是一门学问。

HT-380 常用内六角碳钢螺丝有三种，分别是 M3*6mm 、 M3*8mm 和 M4*20mm 螺丝。

M3*6mm 螺丝：螺丝为电机专用螺丝，仅可用于将电机固定至机臂电机座孔位，使用其他规格螺丝易造成电机损坏。

M3*8mm 螺丝：为非电机使用螺丝，常用于组装机臂、安装脚架、中心板等部件。

M4*20mm 螺丝：主要用于脚架的安装。

另外一般的认识就是拧螺丝要拧紧，越紧越好。但实际操作中，会发生螺丝打滑、螺丝头被拧坏等事故，可见，拧螺丝也不仅仅是拧得紧，还需要科学地操作。同时，在工具选取上，要与紧固件相匹配，使用配套的螺丝刀或者六棱工具拧螺丝。

2.1.5.2 机架轴距

机架轴距是用来衡量多旋翼尺寸的重要参数，通常简称为轴距，是指对角线方向上两个电机旋转中心之间的直线距离。 它是选择、设计和理解无人机性能（稳定性、载重、机动性）的首要指标。在选购或讨论无人机时，“轴距”往往是第一个需要明确的参数。

2.1.6 组装步骤

2.1.6.1 组装机臂及电机

1. 安装电机

将无刷电机的连接线从机臂上板的孔中穿过去，如图所示步骤①；再使用 4 颗 M3*6 mm 内六角螺丝将电机安装到电机座的孔位上，如图所示步骤②。 2. 组装脚架及脚垫

首先将脚架从左向右穿插进下机臂中，如图所示的步骤③；再将支撑脚垫装进黑边的脚架上，如图所示的步骤④。

步骤③ 步骤 ④

3. 组装机臂上下板

分别使用 6 颗 M3*8 mm 内六角螺丝将三个 M3*20 mm 铝柱固定到机臂上板、下板的螺孔上，如图所示步骤⑤、步骤⑥。最后使用 1 颗 M4*20 mm 内六角螺丝将从上机臂处将脚架紧固，如图所示步骤⑦

步骤⑤ 步骤 ⑥ 步骤 ⑦

4. 完成所有机臂的组装

按照上述步骤组装 4 个机臂并安装好脚架。下图是安装好电机的机臂。 1. 固定绑带

将电池绑带缠绕在电池固定板上，注意绑带毛面朝下，光滑面朝上，从左向右进行穿插，如图所示步骤①，穿插后固定好绑带，如图所示步骤②。 2. 组装电池板

首先使用 4 颗 M3*8 mm 内六角螺丝将 4 个 M3*20 mm 铝柱固定在下中心板，如图所示步骤③。然后请注意中心板下板与电池固定板箭头所指方向一致，如图所示步骤④。再将电池固定板通过另外 4 颗 M3*8 mm 内六角螺丝固定于中心板下板，如图所示步骤⑤。

1. 识别正反电机

安装机臂前，请仔细识别电机预设旋转方向（逆时针 / 顺时针）。根据中心板所示编号：

机臂 1 、机臂 2 ，安装头部为平面的电机，逆时针旋转。

机臂 3 、机臂 4 ，安装头部为凹面的电机，顺时针旋转。

丝和 8 个 M3*20 mm 螺柱将机臂与中心板下板固定，如图所示步骤①和步骤②，依次安装 4 组机臂。

步骤① 步骤②

安装完成后再次确认电机旋转方向是否正确，若全部安装好之后才发现错误，需要拆解后重新安装。

2.1.6.4 机架整体效果图

2.2 电子设备安装

2.2.1 描述

本章节是将动力、通信、控制系统、电源与监控模块等电子设备模块集成到机架上，同时进行正确的线路连接，确保无人机电子系统正常运行。

2.2.2 学习目标

1. 能正确安装电调并连接电机；

2. 能正确安装电源模块、电池电压报警器、 LED 指示灯和遥控器接收机等模块；

3. 能正确安装飞控并连接所需模块；

4. 能够理解各电子设备的功能与信号流。

2.2.3 实验器材

1. 无人机电子设备（电源模块、电调、飞控、 LED 灯、接收机等）

2. 飞控减震球和减震板

2.2.4 注意事项

1. 插拔连接线的时候请勿使用过大力量，尤其不要直接用力拔线，避免损坏连接线和接口。

2. 确保线路连接正确，避免短路。

2.2.5 拓展知识

2.2.5.1 常用通信协议

飞控作为无人机上最关键的设备，需要与众多传感器、执行机构以及外部设备通信，无人机常见的通信协议、接口或相关术语有 UART 、 I²C 、 GND 、 PWM 、 PPM 、 S.BUS 等，每种接口都有其特定的应用场景。

1. 协议说明

协议	名称	含义
UART	通用异步收发器	是飞控上最基础的双向、异步、串行通信协议，通常会预留多个 UART 端口用于连接： GPS 模块、数传电台、激光雷达、避障模块等设备。
I²C	集成电路总线	也称为 IIC ，是一种同步、串行、半双工的通信协议。 I²C 常用于飞控与气压计、磁力计、光流传感器等模块的通信。
5V	5 伏特	为电子设备供电
GND	地线	为电流提供返回路径，形成完整电路。
PWM	脉冲宽度调制	常用于无人机飞控对电调、舵机、云台等进行控制。
PPM	脉冲位置调制	用于遥控指令从遥控接收机到飞控的传输链路。传输油门、姿态等控制指令。
S.BUS	串行总线	用于遥控指令从遥控接收机到飞控的传输链路。传输油门、姿态等控制指令。
MAVLink	系统控制与状态总线	主要用于无人机飞控系统与地面站、传感器、机载电脑等设备之间的双向数据传输。它支持多种消息类型，涵盖飞行状态、控制指令、传感器数据等 .

2. PWM 与 S.BUS 的对比

传统 PWM 控制： 接收机通过 PWM 信号直接控制电调（ ESC ），每个电调独立接收信号。这种方式布线复杂，且信号容易受到干扰。

S.BUS 控制： 接收机通过 S.BUS 信号将所有通道的数据传输给飞控。飞控根据接收到的数据进行自稳定计算，并通过 PWM 或 Dshot 信号控制电调。这种方式简化了布线，提高了系统的整体性能。

2.2.5.2 飞控接口说明

HT-380 采用 ENZO 5 PRO 第五代飞行控制系统，不同型号的飞行控制器内部构造及接口有所不同。

1. 飞行控制器正面接口

接口	含义
GPS	连接 GPS/ 北斗等 GNSS 模块，提供位置、速度、时间信息。
RADIO 数传接口	连接无线数传电台，用于与地面站软件（如 Mission Planner ）进行远距离双向通信，传输遥测数据和发送指令。
I2C	用于连接外置磁罗盘（指南针）接口。
AUX_OUT	辅助 PWM 输出通道，可外接舵机。
MOTOR 电调输出	电调信号输出，接口有 M1-M6 共计 6 路电调 PWM 输出接口，即最多支持接入 6 个无刷电机。
Type-C 接口（ USB ）	使用 USB Type-C 数据线连接电脑，用于飞控参数调试。
SERIAL2 串口	通用串行通信端口，用于连接各种外部设备。通常作为 第二个主通信通道，用于连接重要性稍低或备用的设备。如：备用数传电台
SERIAL4 串口	通用串行通信端口，用于连接各种外部设备。通常是扩展性最强的通用串口，用于连接各种高级传感器或计算机。如：激光雷达

背面特征图

接口	含义
PMU （电源接口）	连接电源模块，负责引入动力电池电源，并实时高精度采集整机电流与电压。飞控依靠这些数据实现电池管理、功耗计算等安全功能。
TF 卡接口	标准的微型 SD 卡（ TF 卡）卡槽， TF 卡用于记录完成的飞行日志。
I2C	外置 I2C ，用于外接对速度要求不高的外部传感器，如激光测距仪。
S.BUS （遥控器）	连接遥控器接收机。
LED （三色灯接口）	用于连接飞控系统状态指示灯。
SWD （下载器接口）	用于固件烧录和硬件调试的接口。

3. 飞控接口面示意图

飞控接口位置通过上划线和下划线来区分，含有上划线（如： MOTOR ）的字母对应飞控正面即上面的接口，含有下划线（如： S.BUS ）的字母对应飞控背面即下面的接口，如图所示：

2.2.5.3 电调类型与控制原理

1. 常见的电调协议

常见的 3 种电调协议： CAN 协议、 Dshot 协议、 PWM 协议，其对比表如下：

协议	类型	特点
PWM 协议	单体电调 ( 模拟信号 )	传统 PWM 电调需要进行油门行程校准； 每个机臂对应一个独立的电调； 主要是入门教学无人机、基础航模上使用。
Dshot 协议	四合一电调 ( 数字信号 )	无需校准油门行程； 将四个独立电调集成在一块电路板上； 主要是穿越机 / 竞技无人机上使用，其电调形态是 4 合 1 的小板。
CAN 协议	单体电调 ( 基于 CAN 总线的数字网络 )	无需油门行程校准； 由于大型无人机的悬停电流大，因此 CAN 协议的电调形态也是单体式的居多，其外壳覆盖了厚实的散热铝片用于散热； 主要用在大型 / 工业级无人机上。

1. 连接电机

1 ）准备与确认：准备好四个电调，确认要连接的电机是平面头还是凹面头。

2 ）电机与电调连接：将电调的三个短接头与电机的三根线相连。初始连接无绝对顺序，常见的参考接法是：面向电调正面（有标识的一面），平面头电机的连接顺序从左至右是红、黑、蓝三色线。凹面头电机的连接顺序从左至右是蓝、黑、红三色线，如图所示。

3 ）重要提示：电机转向的最终确定需在后续软件中调试。若转向错误，可通过 交换任意两根线 来 。