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日前,，大疆剛剛在紐約發(fā)布了可折疊的自拍無(wú)人機(jī)Mavic pro，接著,，Mavic的設(shè)計(jì)工程師雨眠就在知乎上爆出了更多的技術(shù)細(xì)節(jié),，他主要談了談Mavic的創(chuàng)新和設(shè)計(jì),。在文章中，他科普一些無(wú)人機(jī)的技術(shù)知識(shí),，讓大家能看破一些華而不實(shí)的宣傳,，做更好的購(gòu)買決策。 以下是正文： 產(chǎn)品終于發(fā)布了,，近兩年的努力終于與世人見(jiàn)面,，此刻非常激動(dòng)。作為Mavic的設(shè)計(jì)工程師,，對(duì)它了解得比較全面,，所以試著來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。第一次認(rèn)真寫回答,，希望大神們輕拍,。 我會(huì)比較詳細(xì)的介紹這款全新機(jī)型的設(shè)計(jì)。利益相關(guān)就不用多說(shuō)了,，我是DJI的員工,，但這篇文章代表我的個(gè)人意見(jiàn)。我會(huì)本著工程師的信譽(yù),，實(shí)事求是的敘述,。一個(gè)人的知識(shí)有限，下文中如果有不符合事實(shí)的地方,，歡迎指出,，我會(huì)及時(shí)更正。
消費(fèi)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)還非常的年輕,，現(xiàn)在隨著越來(lái)越多的新晉廠商入局試水,，水準(zhǔn)參差不齊，不少?gòu)S商本身缺乏技術(shù)積累,，靠夸大宣傳和酷炫的視頻來(lái)吸引注意力,，讓不明真相的小白用戶掏腰包卻拿不到宣傳中所承諾的產(chǎn)品（比如破產(chǎn)的zano、一直跳票的lily等等）,，所以這次順便也會(huì)科普一些無(wú)人機(jī)的技術(shù)知識(shí),，讓大家能看破一些華而不實(shí)的宣傳，做更好的購(gòu)買決策,。 DJI的Phantom系列從無(wú)到有的開創(chuàng)了消費(fèi)無(wú)人機(jī)的市場(chǎng),，第一次讓消費(fèi)者可以買到到手即飛的無(wú)人機(jī)，把航拍從少數(shù)專業(yè)玩家和攝像師的獨(dú)門絕技,，變成了一項(xiàng)人人都可以嘗試并享受其中樂(lè)趣的活動(dòng)（大家可以上天空之城看看用戶拍攝的精美作品）,。幾年來(lái)經(jīng)過(guò)歷代技術(shù)更新迭代,，目前的Phantom 4已經(jīng)相當(dāng)成熟,，從易用性,，智能性到影像畫質(zhì),，智能功能，都絕對(duì)是消費(fèi)無(wú)人機(jī)的行業(yè)標(biāo)桿，一直被模仿，從未被超越,。它也是第一臺(tái)擁有視覺(jué)感知和一定自主飛行能力的消費(fèi)無(wú)人機(jī)。然而,，對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō),，Phantom以及這種級(jí)別的其他無(wú)人機(jī)，有幾個(gè)通?。?/span>
而Mavic很好的解決了這些痛點(diǎn)，第一次將Phantom這個(gè)性能和拍攝質(zhì)量級(jí)別的無(wú)人機(jī),，做到了真正便攜的程度,，而幾乎沒(méi)有損失性能。我可以自信的說(shuō),，它將會(huì)是一款消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)中具有里程碑意義的革命性產(chǎn)品,，讓高質(zhì)量的航拍普及到更廣大的受眾群體。 這么說(shuō)有些抽象,，我先把一些關(guān)鍵參數(shù)扔出來(lái),，之后再展開分析：
說(shuō)到這里，對(duì)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品有了解的人就已經(jīng)能看出Mavic的革新之處： 配合著我們新設(shè)計(jì)的全功能折疊遙控器,，Mavic是世界上第一款你可以無(wú)負(fù)擔(dān)輕易帶去任何地方,，并可以拍攝高質(zhì)量?jī)?nèi)容的智能航拍無(wú)人機(jī)，無(wú)論是記錄你的生活,、旅行,、探險(xiǎn)，還是大自然的絕美風(fēng)光都駕輕就熟,，區(qū)區(qū)自拍更是不在話下,。（對(duì)之后的詳細(xì)說(shuō)明沒(méi)興趣的，看到這里放心買買買就可以了:) 價(jià)格方面大家也不要覺(jué)得這么小的飛機(jī)為什么不賣得更便宜點(diǎn),，因?yàn)榭萍籍a(chǎn)品并不是論斤賣,，或者按體積賣的。相反,，要將同樣的技術(shù)和配置塞進(jìn)一個(gè)小很多的空間內(nèi),，難度和成本更高,。配置完全相同的筆記本電腦會(huì)比臺(tái)式電腦更貴就是這個(gè)道理。最終公司定的這個(gè)價(jià)格已經(jīng)相當(dāng)良心了,，比我預(yù)想的還要低,。 參數(shù)介紹完了，下面進(jìn)入正題,，講一下這款飛機(jī)的設(shè)計(jì),。好的無(wú)人機(jī)機(jī)型設(shè)計(jì)，尤其是好的折疊機(jī)的設(shè)計(jì),，是一個(gè)非常復(fù)雜,，需要來(lái)回迭代的過(guò)程，其中涉及到很多方面：
這些因素之間會(huì)相互牽制和影響，而如何平衡取舍,，或者如何跳出現(xiàn)有框架，想出新的解決方案做到兩全其美,，就是設(shè)計(jì)飛機(jī)的難點(diǎn)和樂(lè)趣所在,。 折疊方式 先從一般人比較感興趣的折疊方式開始說(shuō)起吧。一開始我接到的要求是設(shè)計(jì)一款口袋無(wú)人機(jī),，不過(guò)稍做了一些調(diào)研分析后,，當(dāng)時(shí)我果斷放棄了這個(gè)方向，因?yàn)椋?/span> 不做口袋無(wú)人機(jī)的話，應(yīng)該把產(chǎn)品設(shè)計(jì)成什么大小和形態(tài)最好呢,？我非常喜歡各種戶外運(yùn)動(dòng),，有一次在Yosemite國(guó)家公園徒步的時(shí)候，我一邊在想這個(gè)問(wèn)題,。走著走著口渴了,，于是我拿出水瓶喝了一口水，然后心中就有了答案,?？诖。撬康拇笮?yīng)該是足夠容納一個(gè)品質(zhì)合格的無(wú)人機(jī)的,。而且出去玩,，誰(shuí)不帶瓶水呢？一般的背包,，戶外裝備等,，都會(huì)專門設(shè)計(jì)水瓶的存放空間，如果無(wú)人機(jī)折疊后大概是個(gè)水瓶的形態(tài),，出去旅行或者戶外運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,，就能很方便的帶上了,。 然后我就在腦海中大概構(gòu)想了幾種折疊方式，有了初步靠譜的想法,，非常激動(dòng),，于是放棄了下午的徒步，直接趕回機(jī)場(chǎng),，借了幾張紙就在機(jī)場(chǎng)畫了起來(lái),。這就是第一版設(shè)計(jì)的由來(lái)，而后來(lái)又經(jīng)過(guò)了半年多的研發(fā)和改進(jìn),，整機(jī)布局和折疊方式才逐漸定型為今天的樣子,。之間的過(guò)程和艱辛這里就不說(shuō)了，我直接講講最終的設(shè)計(jì),。 很多人會(huì)覺(jué)得Mavic后翼下置的造型以及后支臂向下翻轉(zhuǎn)展開的方式很特別很酷炫,，但可能不知道我們這么設(shè)計(jì)并不是為了特別和酷炫，而是有著很實(shí)在的考慮：最小化折疊后體積的同時(shí),，最簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)和折疊步驟,。這話怎么說(shuō)呢？大家都知道四旋翼飛行器有4個(gè)支臂,，4個(gè)電機(jī)和螺旋槳,。最直接的想法就是直接把它們對(duì)折到機(jī)身，大概是這樣（我們Mavic專利中的說(shuō)明圖,，圖中附帶了一些說(shuō)明文字）：
這個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,，直觀，但是也有不少問(wèn)題,。大家都知道飛機(jī)的電子系統(tǒng)和電池等主要占體積的部件,，都在機(jī)身內(nèi)，機(jī)臂的空間基本上是放不了什么東西,，純粹只是為了撐開四個(gè)螺旋槳而已,。因此我們會(huì)盡量把機(jī)臂做的細(xì)細(xì)的，這樣才能盡少的阻礙螺旋槳的下洗氣流,。雖然機(jī)臂細(xì)了，但是電機(jī)和螺旋槳卻得要那么寬,，因?yàn)榧?xì)了會(huì)犧牲動(dòng)力系統(tǒng)的效率,。因此可以看到，這種設(shè)計(jì)折疊后,，中間能放電池和電子器件的主機(jī)身,，只占整體體積的1/3，而紅框中的機(jī)臂,，電機(jī),，槳(合稱動(dòng)力系統(tǒng)吧）,，反而占了整體體積的2/3，折疊后有大量空隙和沒(méi)有利用上的體積,，因此是相當(dāng)?shù)托实恼郫B方式,。
還有一種，會(huì)好一些,，就是把前后機(jī)臂上下錯(cuò)開（我最初想用的辦法）：
這次,，由于上下錯(cuò)開了，動(dòng)力系統(tǒng)占得寬度就少了些,。從2/3變到了1/2左右,。不過(guò)上圖有些理想化，因?yàn)閷?shí)際折疊槳會(huì)比這個(gè)寬,，就算在我們優(yōu)化后（后面會(huì)細(xì)講）,，折疊槳折疊后的寬度依然是機(jī)臂的3倍。因此,，這個(gè)設(shè)計(jì)還有不少優(yōu)化空間 ,。因?yàn)檎郫B槳占用了大部分的寬度，機(jī)臂本身細(xì)很多,，所以機(jī)臂和機(jī)身之間還會(huì)有比較大的空隙,，沒(méi)有利用到。 美國(guó)Lockheed Martin有一款無(wú)人機(jī),，設(shè)計(jì)就介于上面兩種之間,，是這樣的（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，侵刪）：
沒(méi)有地方放云臺(tái),，形態(tài)也不美觀,，折疊后體積利用率不是很高。 那么應(yīng)該如何最小化折疊后的體積呢,？可以看看Mavic的機(jī)身（為了讓大家看清,，我先把折疊槳取下來(lái)了。圖片都是我自己隨便用手機(jī)拍的工程樣機(jī),，晚些如果有空換些好看點(diǎn)的圖）：
從上面看,，機(jī)臂很細(xì)，減少了對(duì)螺旋槳下洗氣流的阻礙,，與機(jī)身緊密貼合,，盡少占用寬度。機(jī)身后方兩個(gè)凹坑,，容納電機(jī),。電機(jī)之間的 寬度剛好用來(lái)放置一塊高性能GPS天線。幾乎沒(méi)有空間浪費(fèi),。
從下面看也差不多,，機(jī)臂與機(jī)身貼合,，云臺(tái)后方兩個(gè)凹坑容納電機(jī)，電機(jī)之間的寬度剛好用來(lái)放置散熱風(fēng)扇（底部是一體化鎂合金散熱底殼,，有時(shí)候會(huì)比較熱,，大家使用的過(guò)程中稍微注意一下）。唯一浪費(fèi)的空間是云臺(tái)左右兩邊比較空,。
從側(cè)面看,，機(jī)臂寬度較寬，增加了強(qiáng)度,，同時(shí)也沒(méi)有增加整機(jī)的體積,。云臺(tái)收納在機(jī)身前面凹陷內(nèi)，一體性和保護(hù)性都很好,，也不需要每次拆下來(lái)才能儲(chǔ)存運(yùn)輸,。腳架也很巧妙地與機(jī)臂做成一體，收納在了一個(gè)不占空間的地方,。 最巧妙的是螺旋槳,，因?yàn)槁菪龢旧砭褪瞧瑺畹牧慵灰c其他面貼合在一起,，是可以幾乎不占體積的,，因此我們讓折疊槳平順的貼合在了機(jī)身的上面和下面，幾乎沒(méi)有增加整機(jī)的體積,。到這里,，折疊后的形態(tài)就比較完美了，模塊各司其職,各安其位,，緊湊的結(jié)合在一起,，沒(méi)有多少浪費(fèi)的空隙和空間。 用Mavic模擬了一下對(duì)比圖：左邊是采用我們獨(dú)特布局的Mavic,，右圖是采用一般布局的Mavic（上下錯(cuò)開了前后支臂,，但是螺旋槳只是靠在了機(jī)身兩邊，沒(méi)有貼合在機(jī)身上下表面）,，可以看到寬度差異相當(dāng)大,。
接下來(lái)就是如何展開了。前面的兩個(gè)機(jī)臂,，按照常規(guī)方式向前展開就可以,。但是由于后面兩個(gè)機(jī)臂的槳，是貼著機(jī)身下面的,，如果按照傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸翻開，槳面就會(huì)對(duì)著地面,，離地面很近,，那么地上有任何不平整的地方,，或者下降有側(cè)傾，都會(huì)損壞到槳,，然后DJI就可以賣出很多槳配件: ) 玩笑話,，這當(dāng)然是不行的，所以當(dāng)時(shí)也想了很多辦法,，比如在支臂上再加一個(gè)轉(zhuǎn)軸,，展開支臂后，再把螺旋槳翻上來(lái),。比如這個(gè)早期prototype中顯示的這樣：
或者在飛機(jī)尾部翻出一個(gè)很高的腳架來(lái),，讓槳離地遠(yuǎn)一些?；蛘咴跈C(jī)身主干上加個(gè)大轉(zhuǎn)軸,，一次把后面的兩個(gè)支臂都翻上去（這些方案也都一并申請(qǐng)了專利）。這些方案雖然也能解決問(wèn)題,，但是并不是上策,。因?yàn)樗鼈兌荚黾恿藱C(jī)身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，重量,，降低了可靠性,，不是簡(jiǎn)潔優(yōu)雅的解決方案。 工程師一般都對(duì)簡(jiǎn)潔可靠的設(shè)計(jì)有著特殊的喜好,，就像程序員喜歡簡(jiǎn)潔高效的代碼和算法,，數(shù)學(xué)家著迷于簡(jiǎn)潔優(yōu)雅的解法一樣。因此我對(duì)這些方案都不是很滿意,，于是苦苦思索了好一陣子,。 有一天我想到一個(gè)平面幾何的規(guī)律：對(duì)一個(gè)圖形在平面上做任意次數(shù)的平移和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，從A位置位移到B位置,，其實(shí)都能找到一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心,，能用一次旋轉(zhuǎn)來(lái)完成這個(gè)位移。也就是說(shuō),，多步的旋轉(zhuǎn)和平移動(dòng)作,，其實(shí)都可以歸納為一個(gè)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，只不過(guò)旋轉(zhuǎn)中心不一定在圖形內(nèi),。 于是我就想這個(gè)規(guī)律對(duì)于3維空間和物體適不適用呢,？在稍微探索了一下后發(fā)現(xiàn)，除了一小部分特殊情況,，是適用的,！于是通過(guò)立體幾何的辦法定位了現(xiàn)在的這種斜軸的具體角度和位置，讓機(jī)臂在展開到工作位置的同時(shí)，完成螺旋槳翻轉(zhuǎn)到上面的動(dòng)作,，完美,。 有些設(shè)計(jì)比較偷懶，折疊后需要把槳拆掉,，雖然也可以做到體積緊湊,，但是每次飛都要拆槳裝槳，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是很不方便的,，因此我們沒(méi)有做這樣的設(shè)計(jì),。最后總結(jié)一下，四個(gè)支臂,，四個(gè)轉(zhuǎn)軸,，從普通展開狀態(tài)折疊到最緊湊的折疊狀態(tài)，只需要四個(gè)動(dòng)作,，5s之內(nèi)搞定,，從折疊結(jié)構(gòu)和使用步驟來(lái)說(shuō)，都幾乎不能再簡(jiǎn)單再緊湊了,，可以說(shuō)是四旋翼折疊的終極方案,。不服來(lái)辯。（開玩笑~如果真的有更好的方案,，歡迎畫幾張簡(jiǎn)單的說(shuō)明圖私信我,，確認(rèn)之后可以給你一個(gè)DJI的工作offer，過(guò)來(lái)把它實(shí)現(xiàn)） 轉(zhuǎn)軸 折疊方式說(shuō)完了,，接下來(lái)具體談?wù)務(wù)郫B轉(zhuǎn)軸,。當(dāng)時(shí)為了給用戶一個(gè)最好的手感，我們參考了很多不同的轉(zhuǎn)軸,，包括zippo打火機(jī),，各種單車撐，翻蓋手機(jī),，筆記本電腦……最終的結(jié)果也是挺滿意：Mavic的轉(zhuǎn)軸是半自動(dòng)的,，也就是說(shuō)，你掰開一定角度,，它會(huì)自動(dòng)彈開到展開位置,，并且會(huì)有一個(gè)彈力一直壓著，而不是靠機(jī)構(gòu)完全鎖死的,。這樣做有幾個(gè)好處：
缺點(diǎn)也有,，一個(gè)是成本比較高,，二是重一些，因?yàn)檗D(zhuǎn)軸基本上是全金屬的,，塑料材料承受不了這么大的壓強(qiáng),。不過(guò)我覺(jué)得對(duì)于Mavic這樣中高端的機(jī)型，這些代價(jià)是值得的,。你會(huì)享受每一次展開Mavic的過(guò)程,，并能充分的信任它的機(jī)構(gòu)能夠保證它在天空自由翱翔。 來(lái)張轉(zhuǎn)軸的X光照鎮(zhèn)樓：
云臺(tái) 懂拍攝或者懂航拍的人都知道3軸機(jī)械云臺(tái)的必要性,，下面先給不了解的人稍微講解一下,，老司機(jī)可以跳過(guò)。大家都知道,，四旋翼無(wú)人機(jī)都是靠調(diào)整飛機(jī)的姿態(tài)來(lái)調(diào)整飛行方向的,，也就是說(shuō)，飛行的過(guò)程中機(jī)身會(huì)左搖右擺,，各種顛婆,。這是低頻的，但是大幅度的晃動(dòng),。還有螺旋槳和電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)的高頻,，小幅的震動(dòng)。這種晃動(dòng)和震動(dòng)對(duì)于錄像和攝影來(lái)說(shuō),，都是致命的,。（對(duì)于攝影，如果把快門調(diào)的很高,，倒還可以緩解這個(gè)問(wèn)題,，但還是會(huì)有果凍紋）。 目前，對(duì)這個(gè)問(wèn)題唯一靠譜的解決辦法,，就是機(jī)械云臺(tái),。通過(guò)減震系統(tǒng)以及電機(jī)轉(zhuǎn)軸的隔震，再加上精密的主動(dòng)控制,，機(jī)械云臺(tái)能把這些晃動(dòng)和擺動(dòng)都隔離出來(lái),，讓他們傳不到相機(jī)，這樣我們才能得到穩(wěn)定的視頻和清晰的照片,。 而且你還能夠通過(guò)云臺(tái)精密地控制相機(jī)的運(yùn)動(dòng)和指向,，拍出柔順的運(yùn)動(dòng)鏡頭。再者,，有了機(jī)械云臺(tái)后,，一臺(tái)穩(wěn)定懸停的飛機(jī)（DJI新一代的飛機(jī)停得最穩(wěn)）就像一個(gè)空中3腳架，可以支持長(zhǎng)曝光,，3s曝光成功率非常高（最長(zhǎng)支持8s,，不過(guò)清晰的幾率不高，空中基本上都會(huì)有風(fēng)）,。比如這張照片就是我之前用phantom 3 advanced隨便拍出來(lái)的,，3s曝光，已經(jīng)有汽車光流的效果：
很多其他的無(wú)人機(jī)就算有3軸云臺(tái),，因?yàn)轱w機(jī)和云臺(tái)的穩(wěn)定性/精度不夠,，也做不到長(zhǎng)曝光。拍夜景,，暗光環(huán)境,，沒(méi)有長(zhǎng)曝光還真不行。 而現(xiàn)在很多廠商或由于缺乏技術(shù)儲(chǔ)備,，或?yàn)榱私档统杀?，放棄了機(jī)械云臺(tái)，而采用了“3軸”電子增穩(wěn)或者電子防抖技術(shù),，在宣傳上也有意混淆機(jī)械增穩(wěn)和電子增穩(wěn)之間的區(qū)別,。實(shí)際上兩者從手段到效果都有本質(zhì)的區(qū)別。 電子增穩(wěn),，更準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō)應(yīng)該是“電子除抖”,，因?yàn)樗⒉荒苁古臄z的原始視頻更穩(wěn)定，而是靠后期的動(dòng)態(tài)裁切,，從一個(gè)抖動(dòng)震動(dòng)的視頻里裁切出一個(gè)分辨率更低的視頻出來(lái),，而且抖動(dòng)越嚴(yán)重，需要裁掉的畫面就越多,。它可以說(shuō)是一種后期手段,，是以畫質(zhì)和分辨率為代價(jià)的低成本方式,。對(duì)畫面有一點(diǎn)追求的攝像師都不會(huì)采用這種辦法，只有預(yù)算低,，或者沒(méi)有其他辦法時(shí),，才會(huì)使用。 尤其是無(wú)人機(jī)上,，由于飛機(jī)姿態(tài)變化很大,，一般電子防抖都hold不住，會(huì)要截取掉過(guò)多的畫面,，導(dǎo)致畫面出現(xiàn)大面積黑邊,。一般廠商都是這兩種辦法解決：
最后,，電子增穩(wěn)只對(duì)視頻有效，對(duì)于照片的長(zhǎng)曝光完全沒(méi)辦法,，喜歡攝影的同學(xué)也就不用考慮了,。因此，就航拍來(lái)說(shuō),，千萬(wàn)不要覺(jué)得電子增穩(wěn)是什么高大上的東西,，只是為了降低成本，減小體積而大大犧牲畫質(zhì)的妥協(xié)方案,。 科普完了,，具體介紹一下Mavic引以為傲的3軸機(jī)械云臺(tái)： 以上記錄是以2016年9月底的時(shí)間為準(zhǔn)。我沒(méi)有做過(guò)全面的調(diào)查,，如果誰(shuí)知道有哪個(gè)產(chǎn)品超過(guò)了Mavic,，請(qǐng)指出，我會(huì)更新這個(gè)陳述,。 它還有個(gè)比較特別的功能,，就是roll軸可以旋轉(zhuǎn)90度，讓用戶拍攝垂直構(gòu)圖的照片或者視頻,。另外,，這個(gè)云臺(tái)中搭載的1/2.3英寸的傳感器，也是跟Phantom 4同一級(jí)別的,。至于那個(gè)透明的云臺(tái)保護(hù)罩,，主要是平時(shí)不用的時(shí)候，以及惡劣環(huán)境飛行的時(shí)候保護(hù)云臺(tái)的,，會(huì)讓畫質(zhì)下降些,，所以平時(shí)飛行的時(shí)候建議摘下來(lái)，畫質(zhì)和續(xù)航都會(huì)好些,。 這云臺(tái)夠帥：
續(xù)航 跟所有移動(dòng)電子產(chǎn)品一樣,，由于電池長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有突破，續(xù)航一直是無(wú)人機(jī)最大的一個(gè)痛點(diǎn)之一,。DJI雖然在續(xù)航方面也一直是行業(yè)標(biāo)桿,，但不到30分鐘，還是 會(huì)讓人意猶未盡,，經(jīng)常需要多帶幾塊電池,。而以Mavic折疊后的體積大小，要做到27分鐘的續(xù)航,，是挺逆天的（在無(wú)風(fēng)環(huán)境下以25km/h勻速飛行時(shí)測(cè)得,。而在理想條件下懸停時(shí)間可以接近29分鐘）。其實(shí)要做好續(xù)航,，不僅僅是高密度的電池,，還有這些因素：
有天我在外面吃飯，坐旁邊的幾個(gè)女生吃完后擺著各種姿勢(shì)各種組合足足自拍了40多分鐘,，那時(shí)我就想,，現(xiàn)在市面上的那些自拍無(wú)人機(jī)藥丸。都不到10分鐘的續(xù)航,，根本不能滿足自拍需求…… 話說(shuō)回來(lái),，那些自拍無(wú)人機(jī)雖然都比Mavic小，便宜,，但是要達(dá)到Mavic一塊電池的同等續(xù)航,，你得帶上3-4塊電池，這樣價(jià)格和體積優(yōu)勢(shì)就沒(méi)了,。而我剛才也說(shuō)了,，一般就算是二十多分鐘續(xù)航的飛機(jī)，也是經(jīng)常需要多帶兩塊電池的,。換到自拍無(wú)人機(jī)上,，相當(dāng)于十幾塊電池——畫面太美不敢看。 快拆折疊槳 講完了續(xù)航順便再講講我們?nèi)略O(shè)計(jì)的快拆折疊槳吧,。以DJI E2000做例子,，傳統(tǒng)折疊槳設(shè)計(jì)一般是這樣的：
可以看見(jiàn)，中心的電機(jī)轉(zhuǎn)軸兩端,，各有一個(gè)銀灰色的螺絲,。這兩個(gè)螺絲同時(shí)起著兩個(gè)作用，一是把折疊槳葉固定在電機(jī)上,，一是作為折疊槳的旋轉(zhuǎn)軸,。這個(gè)設(shè)計(jì)有幾個(gè)缺點(diǎn)：
因?yàn)檫@兩點(diǎn)，我們不會(huì)在消費(fèi)機(jī)無(wú)人機(jī)上用這種設(shè)計(jì),。無(wú)人機(jī)經(jīng)常刮刮碰碰就需要換槳,，如果在外面玩沒(méi)帶專用螺絲刀導(dǎo)致不能飛，那就郁悶了,。其次,，一般小白也不會(huì)上螺絲膠，也控制不好松緊,，如果導(dǎo)致射槳,，后果非常嚴(yán)重。對(duì)于專用用戶這兩點(diǎn)就不是問(wèn)題,，所以我們比較大的專業(yè)機(jī)才會(huì)采用這種設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在其他廠家也在自己的消費(fèi)無(wú)人機(jī)上使用這種設(shè)計(jì)，其實(shí)是不太好的,，大家可以注意一下,。 于是乎我們需要一個(gè)新設(shè)計(jì)，來(lái)改善這兩個(gè)問(wèn)題,，讓我們的Mavic用上方便靠譜的折疊槳,。當(dāng)我第一次知道要把折疊槳加上快拆功能的時(shí)候，其實(shí)我內(nèi)心是拒絕的,，因?yàn)槲矣X(jué)得把這么多功能加進(jìn)去,，結(jié)構(gòu)會(huì)搞得挺復(fù)雜，對(duì)重量,，體積都不好。 當(dāng)時(shí)想到一個(gè)挺好的方案,，可以解決第一個(gè)問(wèn)題,，而且方案非常簡(jiǎn)潔，輕量,，體積也小,，在工程上來(lái)說(shuō)很不錯(cuò)，就是解決不了更換槳需要螺絲刀和螺絲膠的問(wèn)題,。但是沒(méi)辦法,，為了小白用戶能夠用得舒心，只得硬著頭皮設(shè)計(jì)一個(gè)兩個(gè)問(wèn)題都解決的方案,?？纯醋罱K的結(jié)果吧，史上第一款量產(chǎn)的同時(shí)兼有快拆和折疊的槳葉設(shè)計(jì)：
從頂上看,，兩個(gè)螺絲換成了兩個(gè)金屬軸,，固定在槳夾上,。將槳按下后旋轉(zhuǎn)40度左右即可完成拆卸，安裝也一樣,，無(wú)需任何工具,。
卸下后的結(jié)構(gòu)局部圖?？梢钥吹?，整個(gè)裝配零件數(shù)量也不多，是非常簡(jiǎn)潔的,。像槳這種需要高速旋轉(zhuǎn)并承受很大應(yīng)力的部件,，越簡(jiǎn)潔越可靠，零件越少,，容易出錯(cuò)的地方也就越少,。 沒(méi)有比較就沒(méi)有傷害，為了讓大家看到這款折疊槳設(shè)計(jì)在體積,，外觀,，重量上的優(yōu)化程度，我把壓箱底的白色“珍藏版”prototype拿了出來(lái)：
看看右邊的槳,，增加了寬度（整個(gè)飛機(jī)寬了1cm）,，同時(shí)槳葉也變短了（為了保證展開后長(zhǎng)度不變），放在機(jī)身上比較小氣,，中間的那一坨也不太好看,，沒(méi)有左邊最終版的修長(zhǎng)優(yōu)雅。 最后,，說(shuō)明書里建議用戶手動(dòng)把螺旋槳展開,，是為了保證絕對(duì)安全，實(shí)際上,，只要你能保證螺旋槳附近沒(méi)有人和障礙物,，直接啟動(dòng)電機(jī)就可以自動(dòng)靠離心力甩開折疊槳了。注意這個(gè)過(guò)程中（不到一秒）機(jī)身會(huì)抖動(dòng)一下,。 傳感器/飛控 我的同事碩哥以前就這個(gè)話題專門寫過(guò)一篇很好的科普,，大家可以直接去看他的回答： 小米無(wú)人機(jī)跟大疆無(wú)人機(jī)有多大差距？ - YY碩的回答 具體到Mavic,，采用的是和Phantom 4一樣的雙目立體視覺(jué)系統(tǒng),，雙目加雙超聲波精準(zhǔn)下視定位。這套系統(tǒng)的特點(diǎn)是能夠感知和構(gòu)建3維空間,，以及可視距離很遠(yuǎn),，能夠支持最高支持10m/s速度下的避障，以及13m高度內(nèi)無(wú)gps也能精準(zhǔn)的定位懸停。這套系統(tǒng)不僅需要很高的計(jì)算量,，而且對(duì)傳感器的固定精度有非常高的要求,，是現(xiàn)在市面上消費(fèi)無(wú)人機(jī)上最成熟最強(qiáng)大的避障系統(tǒng)；缺點(diǎn)則是和人類似,，在晚上暗光的情況下視覺(jué)系統(tǒng)是看不見(jiàn)的,。 有些廠商隨意的在飛機(jī)上加了一對(duì)最簡(jiǎn)單的超聲波，或者單點(diǎn)TOF,，或者紅外線,，就宣稱避障了。這些簡(jiǎn)單的方案都很雞肋：要么可視距離很近（相當(dāng)于近視眼,，那么飛機(jī)就只能龜速飛行）,，要么可視范圍很窄（只能看正前方，飛機(jī)稍微斜著飛就看不到,，會(huì)撞上）,，要么會(huì)被日光干擾，所以只能在室內(nèi)或者晚上使用,。這些避障系統(tǒng)都只能用來(lái)炒作一下概念,，發(fā)揮不了什么實(shí)用價(jià)值。 還有現(xiàn)在大家都在說(shuō)的智能跟隨,，我們的技術(shù)（視覺(jué)跟隨）也跟其他廠商的GPS跟隨有著本質(zhì)的區(qū)別：
僅憑著GPS,，飛機(jī)只能知道你的大概位置和方向，是非常不準(zhǔn)的（尤其是靠手機(jī)的gps,，尤其是高度的信息）,，根據(jù)這個(gè)來(lái)跟隨，飛機(jī)雖然能夠大概跟著你,，但是拍不出構(gòu)圖合格的視頻,，很多時(shí)候你甚至都不會(huì)在畫面中，而飛機(jī)也不知道,，所以這種跟隨只能裝裝樣子,，出不來(lái)好的視頻。 視覺(jué)跟隨就完全不一樣了,，飛機(jī)能看到你，知道你的準(zhǔn)確位置,，并會(huì)盡可能的保證在整個(gè)視頻中把你拍在預(yù)設(shè)的構(gòu)圖位置（默認(rèn)是畫面中心,，你也可以調(diào)到其他位置）。有了這個(gè)功能,，一些以前專業(yè)飛手都很難飛出的跟隨畫面,，一個(gè)初學(xué)者都可以做到，比如說(shuō)跟隨移動(dòng)的物體同時(shí)環(huán)繞。 至于DJI的飛控,，一直以來(lái)都是行業(yè)標(biāo)桿,，穩(wěn)定，精準(zhǔn),，可靠,，多功能。其中,，穩(wěn)定可靠是最重要的,，否則，再花哨的功能,，遇上抽風(fēng)炸雞都是白搭,。大家可以看看這個(gè)大疆精靈4的暴力測(cè)試隨意感受一下： 大疆精靈4暴力測(cè)試【撞樹、掛水,、砸機(jī),、剪槳……】 具體到Mavic，飛控IMU也是采用和Phantom（精靈） 4一樣的獨(dú)立懸掛和傳感器冗余,，保證了一致的可靠性和穩(wěn)定性,。抗風(fēng)性能在風(fēng)洞做過(guò)測(cè)試,，可以在15m/s的風(fēng)速下懸停,。一般用戶保險(xiǎn)起見(jiàn)最好不要在超過(guò)10m/s的風(fēng)速環(huán)境飛行。 遙控器 既然把飛機(jī)設(shè)計(jì)得這么便攜了,，沒(méi)有一款便攜的遙控器搭配怎么說(shuō)得過(guò)去,？于是我們又全新設(shè)計(jì)了一款便攜遙控器，而且設(shè)計(jì)原則跟飛機(jī)一樣,，那就是性能上不妥協(xié),。因此，這款便攜遙控器是全功能的,，和Phantom遙控器比,，不僅沒(méi)有削減功能和操控（霍爾搖桿和全套按鈕和撥輪都有），反而還有提升：比如獨(dú)立的小屏幕,，緊急剎車鍵,，和五維按鍵。 真正要把遙控器做小,，有兩個(gè)問(wèn)題,，一個(gè)是做小了后握持感變差，對(duì)精確操控飛機(jī)不利,，用戶的手也更容易疲勞,；二是手機(jī)夾占用的體積比較大，難以做得很小又能把手機(jī)夾穩(wěn)。于是就想了一個(gè)辦法,，讓這兩個(gè)問(wèn)題互相把對(duì)方干掉：做了一個(gè)折疊設(shè)計(jì),，把人體工程部件和手機(jī)夾結(jié)合起來(lái)，利用手機(jī)夾的體積來(lái)給用戶手部提供充實(shí)的支撐和握持感,，同時(shí)手機(jī)夾折疊后又與遙控器主題融為一體,，大大減小了體積。我把這個(gè)想法和負(fù)責(zé)遙控器的同事交流了一下,，他也很認(rèn)同,，于是把之前已經(jīng)做了好一陣子的方案整個(gè)推倒重做，又經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)將近一年時(shí)間的努力,，才讓這款遙控器面世,。
可以看到圖中箭頭所指，手機(jī)夾同時(shí)作為握柄,，給予手掌充分的支撐,，對(duì)于手指精準(zhǔn)操控和耐疲勞非常有利。
同時(shí)折疊完后大小也接近手機(jī),，不過(guò)有4厘米厚 這個(gè)方案其實(shí)還順便解決了另外幾個(gè)問(wèn)題：
我可以很自信的說(shuō),，從便攜性,，功能，操控手感三個(gè)維度來(lái)衡量,，這款遙控器是目前市場(chǎng)上最好的,。不服再辯。（開玩笑~和上面一樣,，如果真的有更好的方案,，歡迎畫幾張簡(jiǎn)單的說(shuō)明圖私信我，確認(rèn)之后可以給你一個(gè)DJI的工作offer,，過(guò)來(lái)把它實(shí)現(xiàn)）別忘了,，這么小的遙控器，這么小的飛機(jī),，全功能,，7km的圖傳距離，真不是開玩笑的,。 現(xiàn)在不少小自拍機(jī)把純手機(jī)操控,，沒(méi)有遙控器這個(gè)缺點(diǎn)作為賣點(diǎn)來(lái)宣傳，是非?？拥?。Mavic也可以有純手機(jī)操控的功能，不過(guò)我們內(nèi)部一致認(rèn)為這只能作為一個(gè)輔助功能,，隨便拍幾張到此一游照還可以,。主打的操控方式還是得用遙控器，因?yàn)轶w驗(yàn)好太多,。具體我就不一一解釋了,，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子吧，有兩輛各方面完全一樣的汽車,，除了一點(diǎn)：一輛有方向盤,，剎車和油門踏板等一應(yīng)俱全；另一輛沒(méi)有,，只能用手機(jī)操控（沒(méi)有自動(dòng)駕駛功能）,；你會(huì)選哪一輛來(lái)開？ 圖傳 無(wú)線通信這一塊我比較外行,，所以直接粘貼同事寫的： 作為MAVIC的核心技術(shù)之一,，OcuSync也是DJI Light Bridge高清圖傳系列中的重要一員，相比其他多種常見(jiàn)圖傳技術(shù)表現(xiàn)出眾,。
OcuSync在多種速率下都遠(yuǎn)超WIFI和一般圖傳的鏈路性能。由于OcuSync設(shè)計(jì)中采用了大量當(dāng)今通信領(lǐng)域最為先進(jìn)的信道編碼技術(shù),、多天線技術(shù),、分集技術(shù)、信道估計(jì)和均衡技術(shù)等,，還有完整的上層協(xié)議棧,，比如無(wú)線媒體接入控制,、無(wú)線資源管理等模塊，又與視頻編解碼模塊深度耦合設(shè)計(jì),，因此無(wú)線圖傳性能不同一般,。 后來(lái)的多次測(cè)試表明，OcuSync在理想條件下圖傳遙控有效的距離實(shí)際上并不止于7km,，有的時(shí)候超過(guò)10km也不是不可能,。這個(gè)結(jié)果令大家都很興奮。而spec設(shè)為7km,，主要是考慮到通信產(chǎn)品都有一定生產(chǎn)公差,，需要預(yù)留一些裕量（OcuSync的傳輸距離在CE標(biāo)準(zhǔn)下標(biāo)稱是4km，美國(guó)適用的FCC標(biāo)準(zhǔn)下是7km),。 目前市面上還有一類基于WIFI技術(shù)的圖傳方案,，與WIFI方案相比，OcuSync的圖傳體驗(yàn)顯著不同,。WIFI主要考慮消費(fèi)電子產(chǎn)品的局部互聯(lián),，多數(shù)設(shè)備通信用于幾米到數(shù)十米之間，WIFI協(xié)議為了照顧到低成本應(yīng)用,，鏈路性能偏弱,，導(dǎo)致WIFI的收發(fā)機(jī)鏈路性能偏弱，無(wú)法檢測(cè)微弱信號(hào)或者在一定干擾環(huán)境中檢測(cè)有用信號(hào),；而OcuSync設(shè)計(jì)中采用了大量當(dāng)今通信領(lǐng)域最為先進(jìn)的傳輸技術(shù),，對(duì)比過(guò)靈敏度、抗干擾性能,、抗衰落性能,、高速移動(dòng)、多設(shè)備等多個(gè)場(chǎng)景,，WIFI均無(wú)法直接與OcuSync進(jìn)行比較,。 對(duì)用戶而言，這種差別對(duì)應(yīng)著流暢與卡頓圖傳的不同體驗(yàn),，也對(duì)應(yīng)著飛行范圍遠(yuǎn)近的不同體驗(yàn),，還對(duì)應(yīng)著干擾情況下或者信號(hào)遮擋情況下圖傳遙控的不同體驗(yàn)。另外由于WIFI采用傳統(tǒng)協(xié)議棧,，建立鏈接或者失步后重新建立鏈接時(shí)間較長(zhǎng),，約在數(shù)秒到十多秒，OcySync則采用跨層設(shè)計(jì),，建立鏈接和重新建鏈時(shí)間可以低至1秒以內(nèi),。 有些產(chǎn)品為了提升性能，故意額外增加功率或者采用強(qiáng)指向性發(fā)射天線,，使得某些方向上的輻射強(qiáng)度提高來(lái)彌補(bǔ)性能偏弱的問(wèn)題,，號(hào)稱也可以傳數(shù)公里,。各國(guó)官方機(jī)構(gòu)無(wú)論是FCC還是CE，都對(duì)消費(fèi)產(chǎn)品規(guī)定了各個(gè)方向上的最大輻射強(qiáng)度（EIRP）,，因此上述做法其實(shí)是違法違規(guī)的,，增加了干擾破壞其他設(shè)備通信的風(fēng)險(xiǎn)。 結(jié)束語(yǔ) 這篇文章主要講了Mavic的基礎(chǔ)技術(shù)和底層機(jī)械結(jié)構(gòu),，沒(méi)有講太多我們飛機(jī)上的各種豐富的智能功能和背后的算法（這方面有其他人可以介紹的比我更好）。不過(guò)就像買汽車一樣,，最重要的是三大件（馬達(dá),，變速箱，車架）,，其次才是建立在這個(gè)扎實(shí)基礎(chǔ)上的各種豐富的配置和功能,。不過(guò)現(xiàn)在很多人都不看車的基礎(chǔ)，只關(guān)心比較表面的配置,，也讓不少國(guó)產(chǎn)廠商鉆了空子,，生產(chǎn)出一些三大件很差，但是配置超級(jí)豐富的華而不實(shí)的車,。而現(xiàn)在無(wú)人機(jī)市場(chǎng)也有這個(gè)風(fēng)氣,，就是不把飛機(jī)本身基礎(chǔ)搞好，浮夸吹噓一大堆所謂智能功能來(lái)忽悠消費(fèi)者,。 這樣的飛機(jī)流通在市面上,，輕只是欺騙了消費(fèi)者，重則傷害他人人身和財(cái)產(chǎn)安全,，對(duì)于消費(fèi)者以及整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)都是一種極其不負(fù)責(zé)任的行為,。國(guó)內(nèi)廠商就先不說(shuō)了，免得被水軍淹沒(méi),，就說(shuō)國(guó)外眾籌的ZANO,，視頻宣傳中吹噓的各種牛逼，手掌大小,，手上起飛,，四面避障，甚至Swarm（機(jī)器人集群）都能吹出來(lái),，也是臉皮夠厚,。最后連飛機(jī)都飛不穩(wěn)，整個(gè)公司破產(chǎn),，眾籌支持者的錢全部打水漂,，產(chǎn)品都沒(méi)拿到。 這是現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,，企業(yè)普遍浮躁風(fēng)氣的一個(gè)比較極端的例子: 不好好做產(chǎn)品,，總想靠概念營(yíng)銷一夜暴富,，左忽悠消費(fèi)者，右忽悠投資人……汽車行業(yè),，這么多年了至少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)比較成熟,，低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都不能上市，而無(wú)人機(jī)現(xiàn)在暫時(shí)還沒(méi)有通用的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)監(jiān)管,，導(dǎo)致很多不合格的無(wú)人機(jī)產(chǎn)品也能推向市場(chǎng),，所以只能靠消費(fèi)者自己鑒別。這也是我寫這篇文章的目的之一,，以后大家看到很酷炫的無(wú)人機(jī)宣傳視頻的時(shí)候,，可以用這些標(biāo)準(zhǔn)審視一遍。 這篇長(zhǎng)文終于要結(jié)束了,，希望閱讀后大家能對(duì)Mavic的設(shè)計(jì)有著更深入的了解,，也希望大家能喜歡。其實(shí)我說(shuō)的這些只是冰山一角,，還有太多的技術(shù)細(xì)節(jié)是無(wú)數(shù)工程師夜夜加班一點(diǎn)一點(diǎn)摳出來(lái)而我沒(méi)有講到的,，而正是這些無(wú)數(shù)一般人看不到的細(xì)節(jié)，才堆積出了Mavic這款革命性的產(chǎn)品,。 我們做這么多極致的優(yōu)化,，也是為了打造一款大家能帶出去玩，跟著你旅行,，探險(xiǎn),，走到世界各個(gè)角落的高品質(zhì)航拍機(jī)，也希望大家在使用Mavic的過(guò)程中能體會(huì)到我們的用心,。（當(dāng)然,，全新的產(chǎn)品剛面世，bug肯定是有一些的,，還請(qǐng)大家及時(shí)反饋給客服或者大疆社區(qū),，我們的攻城獅和程序猿會(huì)及時(shí)更新修正） 最后打個(gè)小廣告： 如果你對(duì)我們的產(chǎn)品感興趣，想加入我們的團(tuán)隊(duì)共同打造世界一流的產(chǎn)品,，歡迎到社會(huì)招聘-DJI招募精英 投遞簡(jiǎn)歷,。特別特別厲害的機(jī)械/結(jié)構(gòu)/材料/震動(dòng)工程師以及工業(yè)設(shè)計(jì)師 可以直接聯(lián)系我，這邊有激動(dòng)人心,，充滿創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的下一代無(wú)人機(jī)項(xiàng)目等待你的加入,。我個(gè)人非常喜歡各種戶外運(yùn)動(dòng)、旅行,，攝影,，攝像和航拍（作品主要放在墻外網(wǎng)站），也希望能和這方面的牛人多交流,。 |
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來(lái)自： 泊舟聽(tīng)風(fēng) > 《攝影》
