2013年05月13日08:37
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最近，在日本的電視節(jié)目中能夠看到利用一種新型遙控直升機(jī)“Multicopter”從空中拍攝的影像。NHK電視連續(xù)劇《海女》的開場(chǎng)片段等也是使用Multicopter拍攝的，估計(jì)很多人看電視劇的時(shí)候可能都未注意。比如，貼著河面飛行的影像、從室內(nèi)直接飛出的影像等，這些鏡頭都是利用直升飛機(jī)和大型遙控飛機(jī)無法拍到的。
一般的遙控直升機(jī)是通過旋轉(zhuǎn)一個(gè)很大的螺旋槳飄浮在空中，而Multicopter是通過旋轉(zhuǎn)多個(gè)螺旋槳來飛行的。估計(jì)很多人都見過可以用iPhone和安卓手機(jī)遙控的AR.Drone，那就屬于Multicopter。大型Multicopter還曾在大地震時(shí)用來拍攝核電站上空的照片。現(xiàn)在日本主要是些愛好者在玩，也有幾家承接電視節(jié)目及廣告等航拍的公司。
下面的照片是筆者組裝的有4個(gè)機(jī)翼的Multicopter。螺旋槳的間隔大約為50cm，重量不到1kg。十字形框架、馬達(dá)、4個(gè)螺旋槳、馬達(dá)控制器、控制裝置、信號(hào)接收器及電池這些部件合計(jì)不到2萬日元。還需要另配一個(gè)信號(hào)發(fā)射器，造價(jià)這么低的原因是，陀螺儀等高性能傳感器被用于智能手機(jī)和平板電腦后，這些傳感器現(xiàn)在已經(jīng)做得非常小，而且非常便宜。
在4個(gè)馬達(dá)上直接安裝螺旋槳。螺旋槳的直徑為30厘米左右。信號(hào)接收器和姿態(tài)控制裝置位于中央。電池裝在下面。紅色乒乓球所指的方向是后方。
飛行中的Multicopter。不太會(huì)操控的筆者不能立馬分清前后，因此將前面的兩個(gè)螺旋槳染成了橘色，并在后面插了個(gè)紅色的乒乓球。電池充滿電可飛行10分鐘左右。
只控制螺旋槳旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單構(gòu)造
Multicopter的穩(wěn)定飛行，靠的是中央部分配備的控制裝置。筆者的模型裝有測(cè)量3軸旋轉(zhuǎn)和3軸加速度的傳感器。比如，前部下沉?xí)r，就提高前面兩個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，恢復(fù)成水平狀態(tài)。為了便于操作和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，關(guān)鍵是調(diào)整控制裝置。
市面上有很多種控制裝置，基本功能都相同，都是根據(jù)接收器發(fā)出的信號(hào)使機(jī)身傾斜或旋轉(zhuǎn)，以及在未收到轉(zhuǎn)向信號(hào)期間保持機(jī)身穩(wěn)定。
4個(gè)螺旋槳中，所有相鄰螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向相反。有兩個(gè)螺旋槳順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)螺旋槳逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。螺旋槳的反作用力相互抵消，使機(jī)身保持穩(wěn)定。
4個(gè)螺旋槳以相同轉(zhuǎn)速加快旋轉(zhuǎn)時(shí)，飛行器上升；一起降低轉(zhuǎn)速會(huì)使飛行器下降。使后面的螺旋槳加快旋轉(zhuǎn)時(shí)則機(jī)身前傾，使飛行器前進(jìn)，相反，提高前面兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速時(shí)，飛行器就會(huì)后退。同樣，加快轉(zhuǎn)動(dòng)左側(cè)螺旋槳時(shí)，機(jī)身右傾，飛行器向右前進(jìn)，加快旋轉(zhuǎn)右側(cè)螺旋槳時(shí)，飛行器向左側(cè)前進(jìn)。
改變機(jī)身方向采用的是非常巧妙的方法。按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)螺旋槳和按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)螺旋槳如果保持速度相同，那么螺旋槳的反作用力相互抵消，機(jī)身保持穩(wěn)定。Multicopter通過打破這種平衡來改變機(jī)身方向。
具有GPS和攝像頭控制功能的整機(jī)也已問世
航拍是通過在這樣的Multicopter上配備戶外小型攝像機(jī)“GoPro”來實(shí)現(xiàn)的。筆者也裝上袖珍數(shù)碼相機(jī)試了幾次，但由于機(jī)身的振動(dòng)和搖晃，未能拍出漂亮的照片。當(dāng)然最主要的原因是筆者的操控不夠?qū)I(yè)。
如果買來接近成品的整機(jī)，則可以比較輕松地拍攝圖像。比如，中國大疆創(chuàng)新科技公司的“PHANTOM”。該產(chǎn)品在日本也已調(diào)試完畢，正在銷售，從該公司W(wǎng)eb網(wǎng)站的視頻來看，可以非常穩(wěn)定地飛行。
裝有GoPro用相機(jī)卡口的中國大疆生產(chǎn)的“PHANTOM”。不需要復(fù)雜組裝。帶發(fā)送器，僅需約7萬日元左右。
跟大多Multicopter一樣，PHANTOM也是把攝像機(jī)吊在機(jī)身下面進(jìn)行拍攝。另外，還配備有GPS，因此只需按下開關(guān)就輕松讓飛行器回到起飛的地方自動(dòng)著陸。
從大疆官方網(wǎng)頁提供的視頻來看，操作非常簡(jiǎn)單，但從未遙控過直升飛機(jī)等的人卻很難操控。掌握不好姿態(tài)或方向操作錯(cuò)誤，飛機(jī)就會(huì)墜落，因此需要多多練習(xí)。另外，雖然其尺寸比直升飛機(jī)小，但高速旋轉(zhuǎn)的多個(gè)螺旋槳還是非常危險(xiǎn)。不言而喻，必須要在沒有人的安全的空曠地帶，跟熟悉操作的人學(xué)習(xí)。
用來穩(wěn)定飛行器上安裝的攝像機(jī)的朝向和角度的控制裝置，市場(chǎng)上也有銷售。只要具有這個(gè)功能，即使飛行器遇到大風(fēng)使機(jī)身傾斜，也可以像消除機(jī)身晃動(dòng)那樣，控制攝像機(jī)的角度和方向，因此能夠拍攝穩(wěn)定的圖像。
控制裝置。左側(cè)為GPS天線。右側(cè)的板上配備有氣壓高度計(jì)、加速度計(jì)及陀螺儀等傳感器。這個(gè)板子不僅可以控制螺旋槳，還能控制攝像機(jī)的角度和方向
正如開篇所述，電視節(jié)目等之所以能夠使用Multicopter的航拍影像，是因?yàn)榛谏鲜鲈�、Multicopter能夠穩(wěn)定拍攝影像。如果您看到一些航拍影像，很難想象是怎么拍出來的，那說不定就用了Multicopter。（日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）
