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为何消费级无人机偏爱多旋翼与微型尺寸?

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?事实上,多旋翼无人机的旋翼数量越多,效率越低下。所以市面上最常见的是四轴无人机。

为何消费级无人机偏爱多旋翼呢?

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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。

但是想要熟料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,自驾仪控制器设计困难,控制器调节也很困难。

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的可靠性,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。

多旋翼无人机

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。

为什么消费级多旋翼越来越小?

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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,该方式不宜推广到更大尺寸的多旋翼。

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。螺旋桨的上下振动会导致刚性大的桨很容易折断,这与我们平时来回折铁丝便可将铁丝折断同理。因此,桨叶的柔性是很重要的,它可以减少桨叶来回旋转对桨叶根部的影响。正因为如此,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。如果要提供大载重,多旋翼也需要增加活动部件或加入涵道和整流片。这相当于一个多旋翼含有多个直升机结构。这样多旋翼的可靠性和维护性就会急剧下降,优势也就不那么明显了。当然,另一种增加多旋翼载重能力的可行方案便是增加桨叶数量,增至18个或32个桨。但该方式会极大地降低可靠性、维护性和续航性。种种原因使人们最终选择了微小型多旋翼。

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。这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。

在美国,商用无人机的应用前景仍然不够明朗。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。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。

还记得苹果在手机的大屏浪潮下坚持出了一款小屏的iphonese吗?无人机也可以小而美。无人机的投资者们希望微型无人机也可以具备大型商用无人机所拥有的一些功能,而与此同时微型无人机将不像大型商用无人机那样受到诸多法规约束。

据媒体报道现在在Indi Go Go上的众筹项目中,排名前八的项目中有五项是微型或小型无人机。Onagofly是其中名列第一的项目,目前已经取得了将近300万美元的众筹资金。Onagofly的企业生产的是手掌大小的无人机,这种无人机可以携带高清摄像头,同时还具有GPS导航能力以及飞行避障能力。因此这款无人机具备了一定的商用无人应用能力。

另外一家无人机新创企业Aerobo目前取得了天使投资,并正在进行A轮融资。他们在3月初的SXSW大会上展示了微型无人机产品。由于美国联邦航空管理局表示他们对无人机的支持将体现在对功能性与安全性的综合考虑上,所以迷你无人机是很多厂家关注的重点。当前Aerobo已经在广播媒体行业中取得了大量的客户。

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,但是功能很齐全,可以锻炼你控制飞行的感受。Nano改进的6轴防抖技术使其拥有不错的盘旋能力。

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。此外微型无人机的成本以及便携性也具有优势。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。(来源:OFweek机器人网讯)

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