关于大疆的自拍无人机,你想知道的细节都在这
,机臂很细,减少了对螺旋桨下洗气流的阻碍,与机身紧密贴合,尽少占用宽度。机身后方两个凹坑,容纳电机。电机之间的 宽度刚好用来放置一块高性能GPS天线。几乎没有空间浪费。
从下面看也差不多,机臂与机身贴合,云台后方两个凹坑容纳电机,电机之间的宽度刚好用来放置散热风扇(底部是一体化镁合金散热底壳,有时候会比较热,大家使用的过程中稍微注意一下)。唯一浪费的空间是云台左右两边比较空。
从侧面看,机臂宽度较宽,增加了强度,同时也没有增加整机的体积。云台收纳在机身前面凹陷内,一体性和保护性都很好,也不需要每次拆下来才能储存运输。脚架也很巧妙地与机臂做成一体,收纳在了一个不占空间的地方。
最巧妙的是螺旋桨,因为螺旋桨本身就是片状的零件,只要与其他面贴合在一起,是可以几乎不占体积的,因此我们让折叠桨平顺的贴合在了机身的上面和下面,几乎没有增加整机的体积。到这里,折叠后的形态就比较完美了,模块各司其职,各安其位,紧凑的结合在一起,没有多少浪费的空隙和空间。
用Mavic模拟了一下对比图:左边是采用我们独特布局的Mavic,右图是采用一般布局的Mavic(上下错开了前后支臂,但是螺旋桨只是靠在了机身两边,没有贴合在机身上下表面),可以看到宽度差异相当大。
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:
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码和算法,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:
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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。
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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。
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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。
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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
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