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码报:【j2开奖】大疆工程师揭秘Mavic随身无人机设计背后细节(4)

时间:2016-09-28 15:07来源:报码现场 作者:开奖直播现场 点击:
接下来就是如何展开了。前面的两个机臂,按照常规方式向前展开就可以。但是由于后面两个机臂的桨,是贴着机身下面的,如果按照传统的转轴翻开,桨

  接下来就是如何展开了。前面的两个机臂,按照常规方式向前展开就可以。但是由于后面两个机臂的桨,是贴着机身下面的,如果按照传统的转轴翻开,桨面就会对着地面,离地面很近,那么地上有任何不平整的地方,或者下降有侧倾,都会损坏到桨,然后DJI就可以卖出很多桨配件: )

  玩笑话,这当然是不行的,所以当时也想了很多办法,比如在支臂上再加一个转轴,展开支臂后,再把螺旋桨翻上来。比如这个早期prototype中显示的这样。

码报:【j2开奖】大疆工程师揭秘Mavic随身无人机设计背后细节

  或者在飞机尾部翻出一个很高的脚架来,让桨离地远一些。或者在机身主干上加个大转轴,一次把后面的两个支臂都翻上去(这些方案也都一并申请了专利)。这些方案虽然也能解决问题,但是并不是上策。因为它们都增加了机身结构的复杂性,重量,降低了可靠性,不是简洁优雅的解决方案。工程师一般都对简洁可靠的设计有着特殊的喜好,就像程序员喜欢简洁高效的代和算法,数学家着迷于简洁优雅的解法一样。因此我对这些方案都不是很满意,于是苦苦思索了好一阵子。

  有一天我想到一个平面几何的规律:对一个图形在平面上做任意次数的平移和旋转动作,从A位置位移到B位置,其实都能找到一个旋转中心,能用一次旋转来完成这个位移。也就是说,多步的旋转和平移动作,其实都可以归纳为一个旋转动作,只不过旋转中心不一定在图形内。于是我就想这个规律对于3维空间和物体适不适用呢?在稍微探索了一下后发现,除了一小部分特殊情况,是适用的!于是通过立体几何的办法定位了现在的这种斜轴的具体角度和位置,让机臂在展开到工作位置的同时,完成螺旋桨翻转到上面的动作,完美。

  有些设计比较偷懒,折叠后需要把桨拆掉,虽然也可以做到体积紧凑,但是每次飞都要拆桨装桨,对于用户来说是很不方便的,因此我们没有做这样的设计。最后总结一下,四个支臂,四个转轴,从普通展开状态折叠到最紧凑的折叠状态,只需要四个动作,5s之内搞定,从折叠结构和使用步骤来说,都几乎不能再简单再紧凑了,可以说是四旋翼折叠的终极方案。不服来辩。(开玩笑~如果真的有更好的方案,欢迎画几张简单的说明图私信我,确认之后可以给你一个DJI的工作offer,过来把它实现)

  转轴

  折叠方式说完了,接下来具体谈谈折叠转轴。当时为了给用户一个最好的手感,我们参考了很多不同的转轴,包括zippo打火机,各种单车撑,翻盖手机,笔记本电脑……最终的结果也是挺满意:Mavic的转轴是半自动的,也就是说,你掰开一定角度,它会自动弹开到展开位置,并且会有一个弹力一直压着,而不是靠机构完全锁死的。这样做有几个好处:

  1、靠机构完全锁死的转轴,需要用户在打开机臂之后执行一个额外锁死的步骤。Mavic的不需要,在5s内完成折叠,或者展开的全过程

  2、一旦发生跌落和碰撞,完全锁死的转轴会承担巨大的局部应力,非死即伤。Mavic的支臂在遭受足够的撞击后会自动弹回,卸掉部分冲击,转轴也不容易损坏

  3、手感干脆爽快,大部分人在第一次拿到Mavic时候都会忍不住的来回掰它的机臂玩: ) 。这也是为什么我们要求折叠寿命至少是5000来回。

  4、类似于汽车的悬挂,这样的弹性设计可以滤掉一部分来自电机和螺旋桨震动,让云台和飞控imu更稳定

  缺点也有,一个是成本比较高,二是重一些,因为转轴基本上是全金属的,塑料材料承受不了这么大的压强。不过我觉得对于Mavic这样中高端的机型,这些代价是值得的。你会享受每一次展开Mavic的过程,并能充分的信任它的机构能够保证它在天空自由翱翔。

  来张转轴的X光照镇楼:

码报:【j2开奖】大疆工程师揭秘Mavic随身无人机设计背后细节

  云台

  懂拍摄或者懂航拍的人都知道3轴机械云台的必要性,下面先给不了解的人稍微讲解一下,老司机可以跳过。大家都知道,四旋翼无人机都是靠调整飞机的姿态来调整飞行方向的,也就是说,飞行的过程中机身会左摇右摆,各种颠婆。这是低频的,但是大幅度的晃动。还有螺旋桨和电机高速转动带来的高频,小幅的震动。这种晃动和震动对于录像和摄影来说,都是致命的。(对于摄影,如果把快门调的很高,倒还可以缓解这个问题,但还是会有果冻纹)。目前,对这个问题唯一靠谱的解决办法,就是机械云台。通过减震系统以及电机转轴的隔震,再加上精密的主动控制,机械云台能把这些晃动和摆动都隔离出来,让他们传不到相机,这样我们才能得到稳定的视频和清晰的照片。而且你还能够通过云台精密地控制相机的运动和指向,拍出柔顺的运动镜头。再者,有了机械云台后,一台稳定悬停的飞机(DJI新一代的飞机停得最稳)就像一个空中3脚架,可以支持长曝光,3s曝光成功率非常高(最长支持8s,不过清晰的几率不高,空中基本上都会有风)。比如这张照片就是我之前用phantom 3 advanced随便拍出来的,3s曝光,已经有汽车光流的效果:

码报:【j2开奖】大疆工程师揭秘Mavic随身无人机设计背后细节

  很多其他的无人机就算有3轴云台,因为飞机和云台的稳定性/精度不够,也做不到长曝光。拍夜景,暗光环境,没有长曝光还真不行。

(责任编辑:本港台直播)
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