【极客装备】教你DIY无人机 绚丽的天空

  能够起飞只不过说明了飞行器的升力比重量大。大多数的电机都会说明在某种型号的螺旋桨下能够提供多大的升力。螺旋桨越大,升力越大(在一定范围 内),需要使用的功率就越高。根据螺旋桨尺寸,把每个电机的升力乘以四,就是飞行器能提供的最大升力了。用电子称得到你的飞行器的起飞重量。总升力和起飞 重量之差就是你的飞行器能够负载的额外重量。或者也可以这样表示:

  额外负载=总升力-起飞重量

  负 载过大会使电机总是工作在峰值。电机功率越大,电池消耗越快。这就意味着在一般情况下15分钟的续航时间可能会减少到3分钟。尽管电机负载很高,还是得确 保不让飞行器超过最大负载,或者是在做动作时不超过相应电机的最大负载。这也是设计和建造自己的飞行器的乐趣之一。更多的乐趣,就看各位极客们如何发挥 了。

  作者简介: 钱晨辉,浙江大学自动化(电气)/工业设计专业学生,爱电子爱机械爱设计,爱找麻烦,爱折腾。我不是“工科男”,也不是“技术宅”,但是有一个成 为产品设计师的梦想。热爱设计产品——我擅于从生活中发现一些问题,一边走路,一边在脑海中构想出解决这些问题的一整套方案,把包括产品的设计、加工和产 品的经济效益等因素。随性遐想,严谨设计,我会从生活中的小细节中寻找灵感,与大家分享成果。

  如何确定载重?

  有些人可能看过Domino的飞行器搬运披萨视频,但是就多旋翼的负载能力来说,运送披萨是小事一桩。

  现在能够实现的最大载重——是由一个德国团队创造的 。E-volo实现了载人多旋翼飞行器。它的飞行高度并不高,但确实升空了。

  盲目追求大载重是不可取的,没有人会愿意为了搭载一部相机而花费上千万打造一部100kg级别的多旋翼。确定需要的载重,再来确定飞机配置。

  空中摄影

  这是很多人接触飞行器的原因。要知道使用飞行器升到100米高空记录周围的世界,这情景简直和梦幻一样。当然,有些飞行规定必须遵守,例如不能在机场周围飞行,飞行高度不能超过120米等等。

  如何选择机型?

  最普遍的多旋翼飞行器外观是有四个电机的四旋翼飞行器。有十字型的四旋翼,也有X型的旋翼,还有不那么普遍的Y型四旋翼(前两机臂安装单电机,后机臂上下电机)。

  不同的布局有什么优劣之分吗?十字型和X型布局更为普遍(事实上大多数都是X型),但选择机架一般都是根据喜好和需要来,例如十字型操控更直接,Y型折叠后方便携带,等等。

  六旋翼飞行器——基本的设计就是前后各有一个电机,两边各分布着两个电机。H型六旋翼在左右两个机臂上各自均匀分布着3个电机。Y型六旋翼,也就是Y6,每个机臂上下各有一个电机。

  当旋翼数扩展到8以上时,会有更多的机架布局。

  使用四旋翼入门非常不错。因为四旋翼更容易操控,设置更简单直接,成本也比较低。

  虽然更多的旋翼意味着升力的提升,但同样也意味着成本的提高。要维持飞行时间必须使用更高的电池容量。但是这是值得的:六旋翼和旋翼有一个优势,就 是冗余动力。八旋翼飞行器即使丢失一个电机的动力,它还是能够保持飞行状态。在六旋翼上,根据布局的不同,丢失一个电机的动力,飞机勉强能够降落。但是在 四旋翼和三旋翼上,丢失一个电机的动力会使它直接坠机;当然,在TED上也演示了一种不同的四旋翼飞行器稳定方法,但是采取不停自旋的动作来维持稳定显然 不是一般人能接受的。

  多旋翼飞行器的尺寸各不相同,但是通常最受欢迎的轴距有550mm,450mm,330mm。实际上,任何轴距都可以,只要用用更大的电机和电池来适配更大的轴距。所以,机型选择也是一种平衡:尺寸、重量、升力和续航之间互相关联。

  如何获得材料?

  在动手之前,确定好需要哪些材料是十分重要的,包括电机,电子调速器,飞控,机架的确定。通常这些都可以在电商网站上买到,如果想要进一步DIY,尝试定制部件,或者自主设计,外包加工也是一个不错的选择。

  建造自己的飞行器!

  极客,不拥有一架自己的飞行器怎么行?接下来我会展示如何制作一台四旋翼飞行器。

  不断地研究

  450-600mm轴距的X四旋翼显然是最简单的选择——它的扩展性很高,可以搭载gopro之类的相机,也可以配备其它传感器。如果是购买成品机架,我推荐大疆的F450风火轮机架,虽然有点笨重,但是强度很高,机身自带焊点,可扩展性也大。