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为何消费级无人机朝着超微型尺寸发展?

零度Dobby、基石无人机、零零无限的Hover Camera等无人机,相比于大疆、奇蛙等产品,尺寸要小了不少。除了应用场景由航拍转到自拍、在便携性上有新的要求之外,难道没有别的考量的吗?

为何消费级无人机偏爱多旋翼呢?

我们来对以电力为驱动方式的固定翼、直升机和多旋翼无人机做一个比较。

在操控性方面,多旋翼的操控是最简单的。它不需要跑道便可以垂直起降,起飞后可在空中悬停。它的操控原理简单,操控器四个遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下和偏航方向的运动。在自动驾驶仪方面,多旋翼自驾仪控制方法简单,控制器参数调节也很简单。

但是想要熟练的掌握固定翼的操作,学习成本比多旋翼高得多。固定翼飞机靠螺旋桨或者涡轮发动机产生的推力作为飞机向前飞行的动力,主要的升力来自机翼与空气的相对运动。所以在飞行前必须要有一段滑翔的距离,要求场地开阔。

直升机虽然克服了固定翼的场地要求,但操作还是比多旋翼复杂,学习成本也不低。而且直升机飞行过程中会产生通道间耦合,也不是随便谁都能学会的。相比于多旋翼,直升机和固定翼都不太适合普通消费者使用。

在可靠性方面,多旋翼也是表现最出色的。由于多旋翼无人机没有活动部件,它的可靠性基本上取决于无刷电机,因此可靠性较高。与多旋翼无人机相比,固定翼和直升机需要有上千个活动的机械连接部件,飞行过程中会产生磨损,导致可靠性下降,这些不稳定因素的排查成本较高不说,还有可能对人体产生伤害。

多旋翼因其结构简单,若电机、电子调速器、电池、桨和机架损坏,很容易替换。而固定翼和直升机零件比较多,安装也需要技巧,相对比较麻烦。

多旋翼能够悬停,飞行范围受控,相对固定翼更安全。在勤务性方面,多旋翼的勤务性也要优于固定翼和直升机。

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对于消费级无人机,简单、易操作、到手能飞对于消费者来说是很重要的体验,而且,多旋翼无人机的技术门槛和成本也让越来越多的无人机企业倾向于选择它。虽然多旋翼无人机目前还存在着续航能力差、载荷小等缺点,但随着电池能量密度的不断提升、材料的轻型化和机载设备的不断小型化,多旋翼的优势将进一步凸显。因此,在大众市场,“刚性”体验最终让人们选择了多旋翼。

多旋翼本身不适宜做大

多旋翼无人机以稳定、易上手牢牢把握住消费级市场,但是为什么多旋翼的尺寸有变小的趋势呢?

从技术层面来看,多旋翼无人机的运动和简单结构都依赖于螺旋桨及时的速度改变,以调整力和力矩,这种运动方式注定让其不宜推广到更大尺寸。

原因有二:第一,桨叶尺寸越大,越难迅速改变其速度。正是因为如此,直升机主要是靠改变桨距而不是速度来改变升力。第二,在大载重下,桨的刚性需要进一步提高。

多旋翼在飞行时螺旋桨高速运动,很容易导致刚性桨叶在与桨叶根部的反复接触中折断,所以在多旋翼的桨叶材料选择上,多使用柔性材料。这和我们很容易来回掰断一根铁丝却不容易掰断一根塑料管是一样的道理。对于旋翼无人机来说,使用柔性的桨叶是很重要的,它可以减少桨叶来回旋转对桨叶根部的影响。

有人会问:直升机也是用螺旋桨的高速转动来驱动的,为什么直升机的桨叶这么大呢?据技术人员指出,为了减少桨叶的疲劳,直升机采用了一个容许桨叶在旋转过程中上下运动的铰链。所以直升机可以实现较大的载重而不存在断桨的问题。

多旋翼无人机也可以实现大载重,可以模仿直升机的结构。事实上,如果把多个直升机结构组合起来形成一个多旋翼的话就可以大幅度提升多旋翼的载重。不过如果这样做了弊端也十分明显,多旋翼的结构会变得很复杂,维护成本也会升高,简单、易操作的优势也就不那么明显了。

还有一种方式可以提升多旋翼的载重能力,那就是增加桨叶数量,随着桨叶数量的增加,载重也会得到明显的提升,不过这会让续航本来就跟不上的多旋翼更难实现长时间的续航。

不过消费级无人机的主要卖点不在载重,所以一味增加桨叶数量并没有什么用。现在,多旋翼无人机找到了新的增长点–自拍,所以口袋无人机的概念走俏。也就是无人机应用的场景改变了,不再一味求大,反而对无人机的便携性提出了要求。

自拍无人机不需要像专业无人机那样,搭载4K的摄像头,好几百米以上的图像传输距离,超过几公里的远程遥控。这些功能对于仅用来满足自拍这一需求的人群来说太不接地气了。试想一下,在朋友们的聚会上,大家玩的很开心,准备拍几张照片然后就散了,你从箱子里拿出无人机开始组装、调试,半个小时过去了,大家脸都笑僵了。有人认为自拍无人机以后会像手机一样普及,那么便携性几乎是自拍无人机绕不过去的一个点。

“微型化”的趋势可能是技术进步带给高科技行业的“副产品”。计算机也经历了由笨重的、需要占整个屋子的体积变得越来轻便,手机同样从“大哥大”走向了“小灵通”。谁说无人机不能这样呢?

无人机也在追求“小而美”

除技术进步之外,无人机在政策上也有诸多问题需要解决。例如中外都很关心的问题:无人机快递具体何时得以开展还没有一个准信。在美国,商用无人机的应用前景仍然不够明朗。而国内,针对无人机的政策还没有形成完整的体系,无人机监管依然模糊。

所以迷你无人机的想法不是无人机企业心血来潮,就目前的投融情况来看,资本也对微型无人机青睐有加。据报道,美国联邦航空管理局对微型无人机进行了级别分类,同时又评估了各类别的风险程度。于是无人机的投资者们开始纷纷尝试从微型无人机着手开拓市场。

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微型无人机在操作时无需飞行员证,同时又不像较大的无人机那样受到各种约束。除了负重,微型无人机可以完成绝大多数一般商用无人机可完成的工作。并且在价格上还有优势。

另外,使用廉价的迷你无人机还可以低成本的学习控制多旋翼。还记得Skeye Nano Drone吗?它是现在世界最小的无人摄像机。很多人买它用来学习四旋翼无人机的操作方法,毕竟它很便宜45 美元(折合人民币301元),但是功能很齐全,可以锻炼你控制飞行的感受。就算真的摔了也比摔一台大疆精灵4要好得多,不是吗?

嗯,浓缩就是精华。

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