自制无人机
把玩高空定格

你在观看中国综艺节目《爸爸去哪儿》、《奔跑吧兄弟》、《舌尖上的中国》、好莱坞电影《暮光之城》、美剧《权力的游戏》时可曾想过,从演员面部特写到鸟瞰城市和山川的连续性镜头……是怎么拍的? 

你在观看亲朋戚友的独特视角的风景照、结婚照、Bersih 4.0照片时,又可曾想过如何能这样取景? 

自拍杆?怎么可能?!动用直升机?以前肯定有,现在当然也有,不过机率相对减少,因为有无人机可以帮帮忙!

安装在无人机上的: 

1.锂聚合物电池(lithium polymer,简称LI-Po)

2.迷你摄影机

3.遥控器

4.无人机

很多人因为航空拍摄而认识无人机,也有很多人是因为汪峰用无人机载送大钻石向章子怡求婚成功而认识无人机,起码笔者是当中一个。 

无人机,可说是红遍2015年的科技宠儿。但无人机,又不是新玩意儿。 

军用无人机的历史可追溯自第二战世界大战,曾经效力多场战役。而商用无人机的爆红和被普罗大众熟知却是近年的事,航拍更应被记上一功——虽然这只是无人机的其中一项功能。 

本地无人机研发工作室Birdview Technology创办人刘泽威和刘绍泉指出,商用无人机爆红主要得力于科技进步,电脑发展迅速,得以多功能化和小型化,例如陀螺仪、加速度计、罗盘、GPS全球卫星定位系统、电池、相机等诸多精密仪器变小变轻,得以安装在商用无人机上。

其次,来自深圳的无人机品牌DJI大疆创新也居功不小。凭着价格优势和容易操控,DJI成为美国无人机市场的龙头,据估计它更占据全球商用无人机市场近70%市占率,以及消费者市场的很大一部分市占率。 

刘泽威指出,航拍流行与DJI有密切的关系,DJI从Phantom2Vision开始在无人机预置镜头,航拍也就是从此时开始盛行。

刘绍泉(左)、刘泽威和他们制作的无人机,操控飞行半径在1至2公里,含相机在内的总重量1.4公斤,飞行速度30km/h。

买零件自行组装

在马来西亚,玩无人机或自制无人机者或许不少,但认真把无人机当成事业来经营的,刘泽威和刘绍泉是少数几人。 

两人去年创业专门从事无人机的研发、产品定制、航拍服务以及无人机制作教学,至今已巡回多所独中进行无人机制作教学,手上有十馀台无人机。 

特别之处就在于,他们并非代理出售无人机,而是从无到有打造出来,网络上对于这群喜爱动手创造新事物或改造身边物品的人称之为Maker自造者。 

让无人机起飞不难,难在如何控制它。有了第1台的教训,研发第n台时就学聪明了,先把无人机绑着以防突然一飞冲天。

善用Arduino

他们使用自造者最爱的利器之一:Arduino来打造自己的无人机。简单来说,Arduino是一种开放授权(Open source理念)的互动环境开发技术,它包含软体和硬体在内,具有容易使用、有弹性的特性。 

他们利用Arduino平台提供的软体、硬体来修改和调整飞行系统至符合自己的设计要求,“我们也设计到底要让它飞多高飞多远或者是要多么稳定,”再从不同国家购入零件自行组装而成,打个比方就像在百货公司购买一件大量生产的衣服,再交给裁缝师修改裁剪至完全合身为止。 

与教授合作

刘泽威说,他们仍处于学习和模仿阶段,还算不上是“开发”,但拥有完全属于自己的产品是计划中事,他们找了大学教授合作,为下一阶段完全自制而努力。

刘绍泉解释:“先从了解现有的技术,然后再开发属于自己的东西,现在我们算是过了过度期,正要做出完全属于自己的东西了。” 

沙巴山打根热带雨林探索中心是一个雨林公园,游客可以到这里探索和感受热带雨林。照片中的高塔是给游客观赏树冠之用,对面是个位于树冠上的临时电影院。

测试中汲取经验

自制无人机,听起来好像容易过煮快熟面,其实不然。两人虽然毕业自北京航空航天大学的航天系(威)和航空系(泉),乍听之下好像都有相关,但当时候的大学哪有教无人机啦! 

“我们只是对空气动力学、电子这些大概有个认识,具体要怎样让无人机飞起来,其实是没有概念的,”刘泽威透露。 

从互联网,两人掌握相关知识技术,开始制作大计。“觉得什么东西适合就拿来装备试一下,一直的改进,一开始什么经验都没有时也会有些意外,但是这都是经验呐。”刘绍泉补充。 

身为麻坡人,你是否能从这张高空拍图看出这是麻坡的那里?答案揭晓,是麻河对岸的ST工厂和回教堂。

处女飞行从此失落森林

几个月后,人生中第一台无人机择定公园试飞。无人机一启动升空,刘绍泉就心知不妙,其迅速爬升复又快速下降,反复几次之后就连前进后退也难以控制,“就是没有控制好它的速度和方向,到最后就很难去操纵,飞机又不像汽车撞到了就会停下来,它会继续飞到很远的距离,最后连遥控器也控制不到了,”处女飞行的无人机从此失落在森林里,1000令吉化水了。 

第n次实验,无人机撞上2楼层高工厂屋顶“散架”,好几样贵重零件如GPS和机架都坏了,螺旋桨也断了,无日无夜的努力在1分钟内玩完,过后又要花好一段时间来修复……但两人自此意识到了解“震动”的重要性,就这样,经过多次的错误中学习,终于把各种问题一一克服,成功制作出可以听令、执行任务的成品,组装时间也从数个月缩短至3、4小时。 

用人手操控具备摄录功能的无人机就可以拍出这样的画面。图中的网名为HumanNest,是主办当局请Moab Monkey(3名经常在悬崖峭壁走钢索,也因制作网而闻名的美国人)制作了然后空运来马来西亚。

常见问题:

●UAV和Drone有什么不同? 

答:两者都指无人机,UAV全名是Unmanned Aerial Vehicle是无人飞行载具,是正式名称,而Drone可视为小名。 

●无人机和遥控直升机或飞机有什么不同? 

答:一个最关键的区别是Smart智能。无人机比遥控飞机“聪明”,拥有GPS、陀螺仪、指南针等“感官”,除了可自动飞行、无人驾驶,即使没有控制时也还可以自行完成任务(事先下了指令),遥控飞机却缺乏这种能力,手一旦离开遥控器,遥控飞机可能就会失去控制。可把两者想像为传统手机和智能手机之别。 

●市面上无人机的售价? 

答:从3位数到5位数都有,一分钱一分货。 

●无人机尺寸? 

答:市面上的无人机尺寸介于250毫米至500毫米轴距之间,超过500mm轴距属于较大型无人机,要挂单眼相的无人机轴距一般得800毫米以上。大疆创新的一体化产品尺寸介于350毫米至650毫米之间,重量介于1.2公斤至3公斤。 

●无人机品牌? 

答:中国大疆创新DJI、零度智控、Ehang亿航、美国3D Robotics、法国Parrot以及众多新品牌。 

●无人机飞行时间长短? 

答:以我们的无人机为例,有镜头可飞行15分钟,不安装镜头可耐23分钟,关键是电池的续航力。既然如此,何不在无人机安装2至3颗电池?要知道,机身和电池重量有一定的比例,超出比例会更加耗电或导致飞机飞不起。眼下,唯有等待电池科技的新突破,发明出又轻又小又大容量的电池。 

●制作无人机,难在何处? 

答:买齐零件、组装后就能飞了,但如何将系统设计和调试得好,才能够让无人机的航时、震动、操控性、稳定性、安全性都符合设计要求,这才是难的地方。就比如我们以前结构防震方面做得不太好,就发生撞屋顶事件。我也曾在布城航拍粉红色回教堂时候,无人机从一百多米高度摔下来,幸好当时周围没游客。那次也是损失惨重。 

所以,把无人机组装起来,可以起飞不难,但如何保证飞机的航时、稳定性、操控性和安全性,这才是最难的地方。 

●如何控制已在视线外的无人机? 

答:用户可透过显示器直接看到相机实时画面(术语为第一视角画面),意即,若飞机飞到视线范围以外,那用户只能透过第一视角画面来操控飞机。若没有安装相机也没有显示器,一旦飞机飞超出一定范围,肉眼看不到无人机的机头方向,那控制就会“乱水”了。 

若遥控器力度没有调整好,人手轻轻一推油门(控制上下前进后退速度的杆)极可能发出强大讯号令无人机爆冲升天,反之,也可能像老牛拖车那样龟速上升。

安全守则: 

无人机意外事件时有所闻,像闯入美国总统府“白宫”、撞击树木再重创女童眼球……等,因此玩无人机宜遵守安全手则,毕竟无人机撞毁事小,撞伤人或其他形式损伤就是大问题了。 

1.遵守大马民航局的规定:飞行高度不可超过122公尺,在机场、军事重地等敏感区域禁飞。 

2.为了他人的安全起见,勿让无人机离开视线。

3.勿单独一人进行任务。每个人的视觉会有死角,找一名同伴一起,可以帮忙看头看尾 

4.勿在密集的建筑群飞行,除了容易发生撞击,GPS讯号也会减弱。今年5月新加坡有2起无人机失控坠入地铁轨道内,所幸没有造成列车及轨道损坏事故。 

5.勿在在高压电或信号发射台附近飞行,因为上述基础建设会干扰无人机讯号。

6.由于机身上有相当多的精密设备而且不防水,刮大风下雨天应尽量不飞,若在飞行期间遇上强风或飘雨,宜尽快让它下降著陆。(胥视不同品牌和机种有不同的规定) 

亚马逊网站的送货无人机原形,号称可在30分钟内送货至你家(这指的当然是美国国土内)。

面子书无人机“天鹰”差不多就是商用飞机的大小。

钱、潜途无处不在!

刘泽威、刘绍泉经常问人,“你懂无人机是做什么用的吗?” 

十有八九会说……“懂啊,拍照用的嘛。” 

除了航拍,无人机的用途相当广泛,潜途+钱途无限。 

●城市规划、房地产、建筑工程: 

●娱乐与消遣: 

●战争、攻击: 

●环境管理: 

在森林防火、防汛抗旱等场景中,无人机开始作为辅助设备出现。

●农业、水产养殖业: 

新加坡无人机公司Garuda Robotics推出以无人机计算植物数量、检测肥料供应、监管植物生命。外国也有使用无人拖拉机、无人施肥技术、洒农药。

●紧急服务和危机处理: 

美国CNBC的报道总结称,不管是在危机情况下运送抢救设备,指导人们实施急救;还是在灾难发生后搜索生命信号,投送物资,无人机无疑都是最便宜最有效的方案。 

即使无人机无法实施真正救援,它也能提供准确信息,以便合理分配直升机或地面人员,节省时间、节约成本,并提高救援成功的可能性。 

●商业与贸易: 

美国网购巨擎亚马逊11月29日在Youtube发布广告影片,展示整个无人机运送计划“Amazon Prime Air”的购物流程,它可在15英里的范围内送货,时速可达55英里。 

●安保服务: 

在自然环境恶劣的边防进行监控巡查,在各花园区进行巡查,也能用来帮助警察追捕、定位嫌犯。 

●媒体与通信: 

新闻媒体利用无人机拍摄事发现场,第一时间传送消息;面子书无人机“天鹰”(Aquila)则肩负向遍远地区提供互联网服务,以解决数十亿人上网问题的使命。 

刘绍泉:“无人机就像是一个手机平台,它的功能就像是手机上的各种App。你要赋予它什么样的功能都可以,有无限的可能性”。

刘泽威对无人机的未来充满信心。

开发交通运输功用

当周遭的亲朋戚友同事老板齐齐泼冷水,你还会坚持已见下去吗?27岁的刘泽威就是这样一个人。 

因为工作所需,担任太阳能工程师的他经常攀爬屋顶并为此胆颤心惊。某一天,公司买了一台具摄影功能的无人机。没想到,他竟然被触动了心事。 

原来,大学期间他主修航天系(关于大气层外,卫星等),后来的博士研究课程探讨主题也是“无人机空气动力学”。虽然后来因为想法转变而放弃学业返马就业,但制作无人机让世人使用的初衷却没有改变。 

动手制作。刘绍泉解释,当无人机越趋成熟,不仅关系到人类生活也关系到学生的就业机会。而且中学生思想未定,参加课程后,至少对于航空领域和无人机有初步了解,有助于决定未来志向。

回应负面不灭信心

他开始对无人机的前景进行思考和研究,种种数据令他信心备增,但亲友反应却与他不同调。“找了很多人谈,问无人机可不可以做?未来如何?都是很负面的回应,大家觉得搞研发是吃力不讨好。” 

他不改其志。偶然间向大学校友刘绍泉提起,竟是一拍即合。原来,大学主修航空系(大气层内,直升机、飞机)的刘绍泉心中也有个无人机之梦,“很久以前就有兴趣,但是没有具体的把它想成事业。”

找到志同道合者,接下来的一切就是在为梦想和理念而努力的故事了。 

建造地面定位系统

航拍,为人类开启了亲近无人机的一扇窗,但刘泽威的终极目标却是开发无人机在交通运输的功用,解决交通、环保等问题。“无人机在运输上绝对有优势,”刘绍泉指出,公路规划即使再完善也难与空中比拟,“空中是比较大的范围,可以设比较广的路线,阻碍也比较少。” 

刘泽威另一个更狂野的想法是建造地面全球卫星定位系统,“GPS向来依赖大气层外的卫星来定位,地面版就不靠卫星,自行在地面设立接收器和转发器来定位,”如此一样,有助于解决室内和某些地方接收GPS讯号不良问题以及开拓无人机市场更多潜能,“为何亚马逊网站至今仍无法真正实行无人机送货,主要是因为GPS、控制和隐私。” 

不是开玩笑的,他们已经著手联络相关部门探讨可行性。

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