無任何基礎，怎樣才能做出Raffaello D』Andrea在TED上演示的四旋翼機器人？

01-06

中學理科，大學文科，數理化知識都快忘了，需要學習哪些知識才能做出這麼酷的機器人？

看到這麼多贊和收藏，謝謝大家關注，因為工作方向的變化，我以後很可能不做四旋翼方面的工作了。因此匿名，對這個問題不再維護。

這次更新首先要感謝 @狂奔的蝸牛指出了原答案中的問題：

TED中的飛機是asctech的，相機是vicon的，數傳是LT2510。

原答案中這一部分的回答有誤。

因為我是做控制演算法方向，沒有太過留意他是如何實現的，沒有涉及到是哪一家的飛機，哪一家的相機，哪一家的數傳這樣具體的東西。非常抱歉在答案中混入了未經證實的個人猜測。在我所看過的他的論文（MPC相關）中並未涉及到這些細節。

—————————————————原答案分割線—————————————————

因為我也在做，我的研究方向是控制理論和優化控制，對拉菲羅教授的研究有一點點膚淺的了解，所以簡單的說兩句。

我不是很理解你的問題，你說的DIY是完全DIY嗎？是說所有的控制演算法，控制器編程，電路設計，電機，結構件等等硬體的選擇，都要自己做？還是說，只是買好套件，自己組裝出來一個，能實現同樣功能的四旋翼飛行器？

如果是前者，那麼，你要付出相當的努力，拉菲羅教授團隊所做的那個四旋翼飛行器主要是依靠模型預測控制（MPC）。

為了學懂MPC，你得先學很多基礎課程，你說你大學是文科，那麼至少在數學方面你恐怕得從向量微積分，線性代數—矩陣論開始補起，物理只用一個剛體運動學部分就夠了。在控制理論方面，信號與系統，自動控制原理，現代控制理論，粗略的講，MPC是現代控制理論的一個發展，這些基礎課程是必須了解的。最後要把拉菲羅教授團隊的所有論文都看懂，他們每一篇論文解決的都是一個小問題，然後為了理解他們是怎麼解決的，還得把論文中提及到的重要引用論文也全部看懂。

為了實現四旋翼飛行器，在軟體部分，首先你得學會模擬建模，比如matlab，這樣能節約很多時間，幫助你發現你得控制演算法哪裡有問題，穩定性分析等等。其次你得學會單片機編程，畢竟控制器是板載的，計算速度不一定夠快，MPC計算量巨大，（TED視頻上的攔截小球場景，其主要的計算工作是上位機（不是板載的）實現的，控制策略是上位機算好發送給板載控制器，板載控制器執行的。並且板載控制器要從感測器模塊中讀取姿態數據，發送給上位機，所以板載控制器編程你得學會，這種計算速度的控制器，至少是STM32以上的，所以STM32編程你得學會，編程語言主要是STM32版的C語言。再次，上位機編程你也得學會，而且還得了解相應的矩陣計算庫，為了提高運算速度，C/C++是很好的選擇。）以上劃線部分為錯誤答案， @狂奔的蝸牛指出TED中的飛機是asctech的，相機是vicon的，數傳是LT2510，希望有條件的朋友自行了解。

在硬體部分，首先你得學會電路設計，為了做電路設計和分析，電路基礎，數字電路是必須要學的。其次要學會使用軟體繪製電路板，再次要學會根據參數選擇各種模塊，包括感測器模塊，電源模塊，電機驅動模塊等等。

我不知道你看完上面那一大段是什麼感覺，大概是￥#@*這樣的吧。即使是像我這樣的同專業學生，照著他的論文做一個都非常困難，所以如果你真的是想自己組裝一個玩的話，你可以買一些套件自己做，然後你需要一個寫好了控制演算法的飛控板。套件在淘寶上都有，飛控板也有很多開源現成的，你買回來之後按照教程組裝就可以了。如果你只是想要一個玩，買一個大疆科技的，或者3DR公司的也是很不錯的選擇。

此外，如果你真的是狂熱的愛好者，想徹底DIY一個，你可以私信我，我可以指導你看書，只看需要理解的部分（只是理論指導，不能完全複製一個TED視頻中的飛行器）。

最後祝你好運。

如果你只是想玩的話，網上有不少開源設計，TB上也有很多賣家出售成品。如果想自己做的話，想要達到 Raffaello 這種水平，光靠個人不太現實，但是簡單的玩玩、飛行控制還是可以的。我覺得你至少要有這幾樣知識：

1）單片機編程我之前做過的是用STM32這款單片機，我覺得只要有編程經驗，這個很容易解決。

2）如果要是想自己製圖、畫板，你至少得有一點電子設計能力吧，會用protel或者AD這類的繪圖軟體，不需要你自己設計，網上有不少開源圖，不過大多是PDF的，你需要按照他們的原理圖繪製，照抄也可以，但是不懂原理其實有點麻煩，然後你要根據原理圖繪製PCB吧，一開始可能不會做的那麼好，可以一點點的學，一點點的改進。

3）要是自己畫板子，你還要買元器件，這個其實不太麻煩，TB上搜一下就可以了，只要有銀子就行。板子好了，元件有了，你就要開始焊接了。我想要不是專業人士或者電子愛好者，一般人很少會有烙鐵使用經驗，更不要說自備焊台了。這個練練也可以，前提是銀子管夠，因為很容易就把元件焊壞了，壞了就是銀子沒了。。

4）你還得了解點控制相關的知識，如果只是移植開源代碼，控制知識只需要了解點就差不多了。如果是想自己設計代碼，那就好好補一下自動控制原理這門課。控制學。。。。我什麼也不知道。

綜上，我覺得要是想玩玩的話，還是去TB買一個成品的微型四軸飛行器，一般也就四五百塊RMB，可以買散件，然後自己焊接玩玩。要是想親手做一個，那隻要銀子管夠、愛折騰，也是可以的。

我在Prof.D"Andrea實驗室做過碩士論文。

要做成視頻中那樣的飛行器，對個人來說，簡單的來說，可能性很小。

我們實驗室有十多個博士生幾十個碩士生在做這個課題，每個人都很厲害，每年經費上百萬瑞士法朗。

所以我覺得你一個人憑藉個人財力和精力，即便你很是神牛，做成的可能性很小。

Raffaello是蘇黎世聯邦理工的教授，他的團隊有一批博士和助研人員在做四旋翼控制，是這個領域世界頂尖的研究團隊之一，而且TED秀出來的還只是冰山一角。

四旋翼是最簡單的一種無人機，市面上也可以買得到，題主若只是想買一個四旋翼然後用遙控器手動來控制，就像開玩具賽車那樣，還是不難的，沒讀過本科的人都可以做到，基本的數理化知識就夠了。

再進一步，通過程序實現自動飛行，比如起降轉彎飛定點飛制定路徑什麼的，需要飛行力學、控制、編程的知識，好吧這是本科的水平。

再進一步，追求飛行的性能，比如穩定性、還有像TED里的剪了幾個旋翼還能飛的，以及編隊飛行這些的，就需要更高深的控制專業的知識。這是碩士和博士的水平。

像Raffaell做的那麼牛逼的，需要最前沿的控制專業的知識，這是世界頂級大學和研究機構的水平，全世界能做到這個水平的團隊扳著指頭都能數過來。

題主想做到那個層次？

可以先看看他們實驗室的論文和研究成果

TED的飛機（安德烈和維傑·庫瑪）