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无人机到了瓶颈需求改造 咱们等待什么?

来源:http://www.wxnetcom.com 编辑:利来国际平台 时间:2018/06/03

  无人机到了瓶颈需求改造 咱们等待什么?

  提起无人机,就会想到多旋翼飞翔器;提起多旋翼飞翔器,就会想到航拍。——这现已成为了无人机职业的一个“怪圈”。

  在我看来,这实践上仅仅无人机发展到一个“瓶颈”的标志。

  尽管我断定自己没有在“骇人听闻”,但必定还有人并不这样以为。没问题,咱们还有阅览一篇文章所需的时刻进行“评论”。

  一、消费级无人机的“盛世”之下,是工业无人机的缺位

  

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图片来自 Youtube

  根据前瞻工业研究院制造的相关陈述,2015年我国无人机商场全体规划约为67亿元人民币,同比增加48%,产业新闻,约占全球商场规划的15%。

  从 2013年到 2015 年间,全球民用无人机的销量依次为 15 万、37.8 万、57 万架,其间更为要害数据是是专业级无人机的数量抵达了消费级无人机的两倍左右。

  而根据艾瑞咨询本年 5 月中旬制造的《2016 年我国无人机职业研究陈述简版》,2025 年我国民用无人机细分范畴商场规划的布局中依然以“航拍及文娱”为主,占有的总份额将抵达 40% 左右。

  

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  但在这张未来商场蛋糕图中,却不见“物流”这一极具潜力的方向的存在。艾瑞咨询也在其陈述中的细分范畴剖析中写出了原因:

  现在多旋翼无人机负载较差,不适应物流职业运用,一同各国在低空域操控严厉,方针远景尚不明亮,因而物流范畴运用还无法规划化运用。

  别的在航拍及文娱之外的无人机商场实践上有着许多相同的要求,其间最为要害的就是续航时刻长、载重才能强。而这恰恰是现在多旋翼无人机所无法做到的工作。

  而根据多旋翼无人机,乃至现在的消费级无人机去猜测未来,这很显着是一个误区。

  二、为什么无人时机进入“多旋翼年代”?

  

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图片来自 Capturethemomentum

  “头顶”四个螺旋桨,嗡嗡作响,可以像“钉子”相同停留在空中,还能拍出从没见过的壮丽画面——这或许就是绝大多数人关于无人机的形象。

  但这些真的能代表“无人机”么?

  爱范儿编缉兼资深无人机大神 Odin 就曾在其文章《无人机呀无人机,你为什么要叫无人机?》中说到了美国联邦航空办理局(FAA)关于无人机的界说:

  一种不需求人类从内中直接介入的飞翔器……这种操作包含现代飞翔器、绑住了的气球、风筝、业馀级火箭、以及无人而自在的气球。

  而咱们现在最常见的无人机又应该怎么归类呢?规范来说,他们都归于多旋翼飞翔器。那为什么这种构型可以大放光荣呢?

  两个字,简略。

  

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图片来自 百度文库

  在理论环境中,多旋翼只需操控每个轴的转速就可以完结一系列动作(更多理论内容详见百度文库材料)。

  这样一来,多旋翼飞翔器就无需规划其他飞翔器上用来操控飞翔姿势的活动部件和机械结构(直升机的旋翼歪斜组织、固定翼的各种舵面和襟翼)。尽管看似简略,但背面相同也有一个有必要先完结的条件:怎么对多个螺旋桨进行精准的操控。

  

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图片来自 Uol

  这也是为什么早在 1960 年前后,美国军方就进行了多旋翼飞翔器的实验,但由于内燃发动机作为动力,四轴的动力传输以及怎么一同操控多旋翼的发动机状况一向没能处理。

  这个问题在电池、电机和飞控(无人机飞翔操控的大脑)技能逐渐提高之后才得以处理。成果,在 2010 年,咱们总算看到了 Parrot 带来的 AR.Drone,也预示着以四轴为主多旋翼无人机真实浪潮的降临。

  

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图片来自 Windowscentral

  这以后就是工业和本钱的两层力气,越来越多的无人机厂家显现,多旋翼无人机也益发呈现多样化。尽管绝大部分类型仍旧以航拍为主要功用,但也衍生出了农保、训查、运送、近距自拍等多种用处。但真实可以投入商业运转,而且取得收益的实属百里挑一。

  1、所以多旋翼无人机优势在哪里?

  

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图片来自 大疆

  正如咱们上文说到的那样,多旋翼无人机具有相对较高的安稳性,而且关于起飞场所也没有什么要求,还让许多新手快速把握入门。这些特性,在与无人机所有必要的视频技能相结合之后,就演化出了多旋翼无人机最大的用处:航拍。

  结合多旋翼的安稳才能,再加上 2 轴乃至以上云台的合作,多旋翼无人机可以拍照出十分平稳的画面。一同又由于多旋翼无人机实践上供给了一个人类平常无法容易触及的视角(直升机可以替代的只占一小部分),让无人机的成像功用益发重要。

  在无人机本体和成像功用之上,跟着运用场景的不同天然也就衍生出了各式各样的终端产品,可是在本质上他们并无不同。

  

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  作为理论上十分简略的一个结构,多旋翼无人机升空的动力彻底来自多个螺旋桨带动气流之后的反作用力。哪怕是在水平跋涉,也仅仅将机身歪斜必定视点,在水平方向上发生一个推动的力气。

  一同多旋翼的结构也让飞翔器可以直接从各种平面起飞,让起飞场所的约束降到最低。

  别的一方面,多旋翼飞翔器具有极强的“悬停”才能,多个螺旋桨可以不断进行调整,让机身在空中坚持安稳。这关于许多并不把握飞翔器操作经历的新手来说适当重要:不会飞、惧怕,直接甩手就是,横竖无人机也不会由于铺开遥控就直接掉下来。

  2、说完了优势,咱们再来看看多旋翼无人机的下风

  

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图片来自 Harmonyfwbchurch

  排在首位的就是续航问题,这一点的本源就在无人机多螺旋桨的工作方式。而咱们一般常见的飞机(固定翼、直升机均在内)实践上都是运用的翼面上下气流速度差所发生的压强差来供给升力。关于他们来说,动力就应该悉数放在行进的速度上。只需飞得满足快,就能具有满足的升力。

  而多旋翼无人机都是依托螺旋桨带动空气之后发生的反作用力留空,需求时刻供给笔直方向升力这个要求耗费了多旋翼无人机适当多的电量,也让其一向无法抵达较远的航程。

  

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图片来自 波音

  第二个是运载才能,多旋翼无人机的运载才能都只能抵达挨近多旋翼推力的水平,相比之下运用翼面升力的固定翼飞机彻底可以完结十数倍于本身推力(美国 C-17 运送机的推力和最大起飞分量别离为 18 吨、285 吨)。

  看到这儿你或许现已发现,以多旋翼无人机为主体的无人机商场之所以会呈现开篇中的“怪圈”,并不是由于企业本身、以及商场需求的挑选,而是多旋翼无人机先天所具有的“无形桎梏”。

  而想要破解这道“桎梏”,需求电池和电机技能翻倍乃至以上的功能提高,而这在中短期内显着是不可能的。

  二、已然不是多旋翼,无人机下一波“改造”应该是啥样?

  

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  已然多旋翼飞翔器的路子现已来到了瓶颈,那么顺其天然的就是飞翔器根底构型的改动。参阅现在“大飞机”的状况,咱们根本可以将他们划分为三种:固定翼、直升机、混合式。

  固定翼:载严重、续航长、速度快、高度高、飞翔功率最高、具有最远的航程;可是需求起飞需求条件,抵达必定初速度或许较长起飞场所;而且他们理论上无法“悬停”。

  直升机:载重和续航比多旋翼无人机略大,相同可以在大部分场所完结笔直起降;可是旋翼的操控组织相对杂乱,故障率高。

  混合式:通过奇妙的交融,将固定翼、直升机、乃至是多旋翼飞翔器的特色结合到一同。

  风趣的是,在咱们还在“围观”多旋翼无人机商场的时分,几大互联网巨子却将目光不谋而合的投向了愈加“未来”的无人机。

  1、Google Project Wing

  结构布局:多旋翼 + 固定翼(飞翼布局)

  

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图片来自 Droneuniversities

  Project Wing 是 Google 隐秘实验室 Google X 所开发的项目之一,后者还曾开发过数个具有“颠覆性”的立异与创造:其间包含 Google Glass、Google 无人车等。这也直接为 Project Wing 打下了根底。

  第一眼看到 Project Wing,你就能发现它与一般多旋翼无人机的不同之处:整个机体选用飞翼布局、非正方 X 型的四轴布局。而这样布局的意图也十分显着:让 Project Wing 一同具有笔直起飞和高航程两种特性。

  

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  笔直起飞的时分运用与一般四轴无人机相同的原理起飞,之后再在空中通过二次水平加快(改换进程仍不清楚),终究改成平飞状况。再之后就可以充分运用全体机身的飞翼造型取得升力。由于升力面积巨大,所以在适宜的速度下, Project Wing 就将具有远超一般无人机的续航才能。

  在抵达意图地上空之后,Project Wing 就会从平飞状况再次转换为悬停状况,而且通过开释绳子将物品送到地上(这一步看起来好像有点鸡肋。)

  

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  而 Google 给 Project Wing 立下的方针就是一款高航程的货运无人机,在爱范儿 2014 年的相关报导中也详细了描绘其工作状况,以及关于它的部分质疑:

  运送的包裹由绳子与机体衔接,飞翔至意图地时绳子会松开并放下将包裹,在抛下包裹时,衔接包裹的“Egg”设备可以探测到物品与地上的间隔,并主动减缓包裹下降速度到 2 米/秒,从 Google 发布的视频看,包裹坠地的一会儿乃至没有扬尘。

  Google 的这种无人机机身分量不超越 19 磅,最大负荷分量为 22 磅,这意味着它无法带着 Xbox 游戏主机。

  除此之外 Project Wing 的宣扬视频中也没有详细的“笔直转平飞”、“平飞转笔直”的通过。它将怎么处理下降时较大顶风面带来的操控问题相同值得重视。

  就在本年 8 月 3 日,FAA 同意了 Project Wing 的实测计划,而且将在 FAA 操控的 6 个无人机测验地点中的一个进行测验。

  2、Facebook Aquila

  结构布局:飞翼(滑翔翼)布局+四下挂发动机

  

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图片来自:The Verge

  上个月正式试飞的 Aquila 是 Facebook Connectivity Lab 的创作。它的商业化方针也与一般无人机有所不同:为国际 16 亿无法上网的人供给廉价的网络接入。

  

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图片来自:The Verge

  在一再权衡了地上基站、无人机、低轨卫星、高轨(地球同步轨迹)卫星的掩盖规模和本钱距离之后,Facebook 决议选用无线光通讯+无人机的处理计划。

  

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图片来自:The Verge

  为了完结“连续飞翔三个月”的方针,Aquila 选用了最大功率运用空气升力的滑翔机造型(展弦比尽可能大:机翼十分长,可是很“窄”)。一同还在机翼上方悉数掩盖了太阳能电池。白日运用太阳能充电,晚上运用储藏的电能持续飞翔。

  这种计划由于要寻求极限的留空时刻,需求在其他方面做十分多的献身(起降功能、操作的灵敏度等等),这也将其约束了在高空的通讯、监督、绘图等运用之上。

  3、Amazon Prime Air(最新版)

  结构布局:旋翼机(多旋翼+水平推动动力)

  

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图片来自 Eurotransport

  首要需求区别清楚的是 Prime Air 实践上有着两代产品,第一代产品就是在寻常四轴无人机的根底上再增加了四个轴,终究形成了每边两个轴的正方形结构。而货品就被直接装在规范的小盒子里,然后挂在无人机下方运送。

  很快,Amazon 自己应该也认识到了多旋翼并不是出路,所以在上一年年末拿出了全新一代 Prime Air 无人机。这一回他们选用的是一个在航空业中都适当罕见的结构布局——旋翼机。

  

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  在一般四旋翼(每个旋翼位由两个螺旋桨组合,意图在于提高升力)无人机的根底上增加了一个水平轴向的螺旋桨,一同机身前后还安置有多个横向和竖向机翼,用以在飞翔进程中供给升力和操控力。

  

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  这种结构的优点是两个方向上的旋翼各司其职,别离供给升力和推动力,这样一来机身可以一向坚持水平状况。一同还能取得相对较快的水平飞翔速度,水平方向上的机翼还能在飞翔时供给额定的升力。

  但 Prime Air 的缺陷也适当显着,杂乱的全体结构占有了名贵的载重才能(死重过大),一同升力仍旧运用多旋翼供给,直接影响了其货品的分量约束。

  4、总结

  看完 3 个互联网巨子的比如,不难发现他们的无人机相同是千差万别,仅有的一起点是在于他们都在测验跳出“多旋翼”的圈子,运用愈加合适的结构布局来完结自己的方针。

  这也算从一个旁边面阐明晰多旋翼无人机现在所面临的“瓶颈”。

  三、无人机革新,相同是无人机工业的革新

  无人机之所以可以如此迅速发展,天然也与工业有“千丝万缕”的联系。

  

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图片来自 淘宝

  之前多旋翼年代无人机的要害技能之一——飞控,也被称作无人机的“大脑”。实践上是可以直接向开源飞控渠道购买的,而本钱仅有几百元。硬件方面相同是如此,各种配件到处可得:机身结构、电机、飞控、电调、电池等等都不是问题。

  这也让多旋翼无人机逐渐地走向了华强北的“山寨手机”之路。尽管厂家越来越多,产品越来越多,却仍无法撼动大疆的操控位置。这也与大疆本身极端深沉的技能堆集和数据堆集有联系,完好的工业链出产研制才能+巨大数据堆集改善得出的飞控水平,让大疆现在确实没有对手。

  面临在多旋翼商场占有操控位置的大疆,其他厂商采纳的战略通常是“田忌赛马”:已然航拍机大疆做了,那咱们就做农林;大疆开端做农林了?咱们就开端做小型无人机吧;假如有一天大疆又开端做小型无人机,那么其他厂商又该换什么路呢?

  

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图片来自 深蓝

  而其他结构布局不失为一次机会,尽管同为无人机,但实践的技能需求并不同。电池动力部件可以运用、中心的操控芯片也能通用,可是全体的气动布局,以及对飞控提出的需求是数倍于当下的多旋翼无人机的。

  这关于无人机企业来说必将是更大的应战,单是整机气动布局规划估量就会难倒一大批由“玩具厂”变身而来“伪无人机厂商”。也有业内人士曾通知爱范儿(微信号:ifanr),实践大疆一向也有在“搜刮”各种品种无人机人才。意图相同是为“未来”铺路。

  在踏出多旋翼这个“安全区”之后,本来“背靠中上游、各种配件拿过来装一装然后就去调试”的形式走到止境,一同将拉大各家企业在多旋翼年代并不显着的技能距离。

  但需求阐明的是,其他类型无人机的鼓起不代表着多旋翼无人机的“逝世”。在许多特定场景下,多旋翼的优势永久存在。

  四、被视为难关的方针需求被“应战”

  

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图片来自 Drone-drone

  终究,咱们来谈谈方针。我国作为全球最严厉的空域办理国家之一,相应规章制度确实会极大影响无人机的运用。

  本年 1 月,我国民用航空总局发布了《轻小无人机运转规则(试行)》,尽管现已将 1.5 到 116 千克的无人机包括在内,可是规则中关于无人机的详细运用规范仍旧没有断定。公司公告,而咱们翘首以待的无人机适航规范现在仍未见到发布的痕迹。

  但全体来说,这个试行规则实践上针对的仍是多旋翼无人机,对其他结构布局的无人机并不彻底适用。

  “充分运用空域,开发空间资源”始终是一个大趋势,但在相应的无人机制造出来,而且展示出其功能规模之前,方针必定无法落地。反过来这些新的无人机也要跟空管当局不断沟通,不断根据方针进行调整,终究完结无人机与其他航空器的“和平共处”。

  与其由于方针杂乱而“因噎废食”,倒不如先把无人机造出来,在探明功能的条件下一起着手拟定办理方法。

  总结

  

图片来自 Dronefreaks

  短短的本年间,无人机商场就刷出了一波“几许倍数增加”,供给“全新视角”这一才能也在人类的探究下不断拓展出更多的运用。

  但这仅仅是个最初,在尽力开发完多旋翼无人机的商场之后,更多品种无人机的引进还将进一步开释无人机的才能,用飞翔的力气为人类带来更多实惠。

  说不好哪天随意一抬头,你就会看到无人机大军的身影。

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