# 爱范儿如何造自己的无人机？

- 作者：莊偉宏 Odin
- 发布时间：2016-01-15 08:37
- 分类：公司
- 原文：https://www.ifanr.com/607664

爱范儿也能造无人机？是的。

继上次[“爱范儿造手机”](http://www.ifanr.com/90203)、[“爱范儿造汽车”](http://www.ifanr.com/592659)后，万能的爱范儿又来了，这回是目前科技界的新宠：无人机。然而，上两回还叫标题杀人法，这次却是真真正正的能造，好吧，不止爱范儿能造，就连我自己也能造。题图那台无人机就是我自组的：[RD290 异形六轴机架](http://world.taobao.com/search/search.htm?_ksTS=1452656934411_19&spm=a21bp.7806943.20151106.1&_input_charset=utf-8&navigator=all&json=on&q=RD290&cna=mOmqDH62oSECAd8QKlqjN5Fm&callback=__jsonp_cb&abtest=_AB-LR517-LR854-LR895-PR854-PV517_2373-PV895_2351)、[APM 飞控连 GPS](http://world.taobao.com/search/search.htm?_ksTS=1452657127302_19&spm=a21bp.7806943.20151106.1&search_type=0&json=on&cna=mOmqDH62oSECAd8QKlqjN5Fm&suggest=0_1&_input_charset=utf-8&source=suggest&navigator=all&q=apm%20gps模块&callback=__jsonp_cb&abtest=_AB-LR517-LR854-LR895-PR854-PV517_2373-PV895_2351)、[银燕 MT1806 无刷马达](http://world.taobao.com/search/search.htm?_ksTS=1452657158998_19&spm=a21bp.7806943.20151106.1&search_type=0&_input_charset=utf-8&navigator=all&json=on&q=银燕%201806&cna=mOmqDH62oSECAd8QKlqjN5Fm&callback=__jsonp_cb&abtest=_AB-LR517-LR854-LR895-PR854-PV517_2373-PV895_2351)、[华科尔 Devo 7 遥控连 RX710 接收](http://world.taobao.com/search/search.htm?_ksTS=1452657178545_19&spm=a21bp.7806943.20151106.1&search_type=0&_input_charset=utf-8&navigator=all&json=on&q=devo%207&cna=mOmqDH62oSECAd8QKlqjN5Fm&callback=__jsonp_cb&abtest=_AB-LR517-LR854-LR895-PR854-PV517_2373-PV895_2351)啦啦啦……

组装后我简单飞了几次，然后搞不定 APM 飞控的调参，差点在自动回航时跑掉。结果我投降了，老老实实买了一台到手即飞无人机。

无人机这玩意，目前十分火爆，但它也是目前最容易被低估、但又最容易被高估的一种科技范畴。它的技术门槛十分低，低到根本任何一个人也可以随便造一台。但是，要造得好却十分困难。

### 无人机是什么？

[嵌入内容](http://v.qq.com/iframe/player.html?vid=b0180k7b7pz&tiny=0&auto=0)
（[腾讯视频链接](http://v.qq.com/page/b/p/z/b0180k7b7pz.html)，影片中的高空镜头均摄于无人的河道上空）

为什么无人机十分容易被低估？因为很多人不了解它与一般遥控飞机有什么分别。然而，两者分别其实很大，简单来说，无人机不光是一台遥控飞机，它其实是一台“会飞的机械人”、或是“会飞的平衡车”。

所谓的“无人”，是指在无人介入下，电脑也可以独立运作，自动飞行。

一般来说，遥控飞机会飞就行了，它们的结构可以十分简单；但无人机的不同之处，就是它有运算能力，而且能配合不同的传感器，执行不同自动飞行指令。所有无人机均内置飞行控制器（飞控），它是无人机的大脑，负责把各种传感器的数据：包轴陀螺仪、加速器、罗盘、GPS、气压计，以及较高阶的超音波感应器、红外线感应器等整合，然后再透过包括 [PID 算法](http://blog.csdn.net/lukelu1263/article/details/6847208)、[卡尔曼滤波](http://blog.chinaunix.net/uid-26694208-id-3184442.html) (Kalman filter) 等等不同的算法来运算，再分别修改四个马达的动力输出，来改变飞行形态。

### 无人机智能之处

[![Drone Army](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2016/01/P4200100.jpg)](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2016/01/P4200100.jpg)

要这种传感器呀算法呀有何用？无人机与一般遥控飞机的最大分别，就是它会自我稳定。以遥控直升机来说，即使它能做到悬停 (hover)，但当你甩开遥控器，遥控直升机就会随风乱飘、甚至失速下坠。但是，无人机能透过传感器的数据自动定位，[把自己固定在同一位置](http://www.dji.com/cn/product/phantom-3-pro/aircraft#gps-assisted)，即使你把遥控器丢在一旁，它仍然可以像被钉子钉在空中一样，推也推不动。

其次，我们可以透过影像串流技术，把无人机附近的实时环境传送到遥控端，同时无人机内置 GPS 和气压计等传感器，操控者可以透过地图，随时监测无人机位置、指向、距离和高度等，故此，无人机可以在完全受控的情况下，[在人类视野范围外飞行](http://www.dji.com/cn/product/phantom-3-pro/remote-controller#integrated)。事实上，美国的军用无人机就是以这种方式，进行超视距攻击，而他们的机师的往往就像安坐家中，[“玩电视游戏一样”](http://www.theguardian.com/world/2013/jul/28/life-us-drone-operator-artist)。

最后，就是无人机的可编程能力。在各种传感器的辅助下，我们可以让无人机在无人介入下，自动执行个各种指令，无人机可以实际一键自动飞回起点功能，甚至在无线信号中断、完全失去与无人机的联系下，无人机也懂得自动回家；除此之外，它也可以实现[自动避障](http://xirodrone.com/xplorer2/flightsystem)，或是[跟踪功能](https://www.yuneec.com/Features-Typhoon-4K)，甚至是预设航道，让无人机在完全无人介入下，[自动的跟随路线飞行](http://www.ubergizmo.com/2015/10/parrot-flight-plan-enables-easy-autonomous-flight-for-bebop-drone/)。

目前除了是开源的飞控之外，不少大型的无人机公司，也有释出自家的开发者套件 (Software Development Kit) ，工程师可以透过编程方式，实现各种不同的功能，例如进行 [3D 建模](https://www.google.com.hk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiLx_6q9qPKAhWCkJQKHQ-6BCcQFgg4MAc&url=http%3A%2F%2Fdiydrones.com%2Fprofiles%2Fblogs%2Fmake-accurate-realistic-3d-models-with-aerial-photos-from-your&usg=AFQjCNFBrHqgf3FI3Hp65ji0_3aA3g-xBg)，或是配合[生命探测器救灾](http://edition.cnn.com/2015/08/24/us/robot-disaster-technology/)等。故此，无人机目前更慢慢的趋向平台化发展，并不是一般遥控模型所能比拟。

### 造无人机不难，造好无人机很难

然而，虽然我把无人机的技术说得天花乱坠，但我们想造无人机，只要有点基本电子知识，已经几乎可以自己搞一台。你可以在网上轻易买到一堆无人机零件，然后再在网上看点自组教程就搞定；坊间的飞控如[大疆 NAZA](http://www.dji.com/cn/product/naza-m-v2?www=v1) 之流的，设置也十分容易，可以轻松的就能做到一般市售级的功能。如果你想加入自己[“自主研发”](http://www.leiphone.com/news/201512/khGpHJiQ8JmbzYoW.html?utm_source=tuicool&utm_medium=referral)的牛 X 功能？只要你有编程能力，在网上找个像 APM 或 Pixhawk 等开源飞控来自己改一下，人有多大胆，地有多大产，就算要载人自动飞行，也行。

[![diy drone](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2016/01/diy-drone.jpg)](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2016/01/diy-drone.jpg)

然而，“造得到”真的不难，但“造得好”十分困难。3D Robotics，一家以技术闻名的美国无人机公司，[他们的 CEO Chris Anderson 曾表示](http://www.forbes.com/sites/ryanmac/2015/06/12/why-gopro-decided-to-build-a-drone/)：

> 造无人机其实很困难……它们不像相机一样，可以在深圳街头买几个传感器，然后组装在一起就搞定。要把无人机造好是十分、十分、十分困难，而且，你不是单靠买几个零件，就可以搞定。

既然“造无人机”是十分容易，但为什么“造好无人机”却十分困难？

### 压力山大无人机

先不要说像 [Yuneec Typhooon H 自动避障](http://v.youku.com/v_show/id_XMTQzNzYyNzQ3Mg==.html?from=y1.7-2)那种黑级科技，我们先说最基本的功能。由于无人机动辄飞往 50 米以上的高度，所以它在安全问题上是接近零容忍的。

要知道电子设备这回事，偶尔总会抽抽风：一般的消费电子设备如智能手机和电脑，宕机、黑屏绝对常见，但我们最多也是骂几句脏话，然后重启一下电脑或手机拉倒。然而，如果无人机在 100 米高空抽风呢？先不要说宕机或停摆这种把无人机变成小型陨石的恐怖性，由于无人机需要大量使用无线电、感应磁场和卫星讯号，只要随便找磁铁干扰一下，GPS 定位错误，把你由南京定位去北京（这是比喻，不用认真），然后自稳系统启动，到时我们会见到一台流星极速暴走……。

[![Drone Crash](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2015/12/39313323_m.jpg)](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2015/12/39313323_m.jpg)

我强调：并不是说自组无人机就不好，一台自组无人机可能最多只会飞上 100 次，而但在 100 次飞行后机器还是很正常、很安全；而且，发烧友对技术一般比较了解，他知道会在甚么地方，应该怎样飞行，不会越界。

但对于商售级别的无人机生产商来说，压力山大。

### 最可怕的是安全问题

**商售级别无人机的安全系数，跟自组无人机完全不同**：假设电子产品抽风机率为 0.1% 吧（这对电子产品来说很低了），自组发烧友不会有任何压力，但对于每月出货 5 万台的无人机公司来说，他们的产品在单纯的数据上，每一次飞行就等于 50,000 驾次的飞行，以 0.1% 来算，这批货当中就可能会有 50 台在几次飞行后抽风、或是可能有 500 台在十多次飞行后就抽风；而且，**这 50,000 台无人机在十次飞行后，就可能遇上 500,000 个不同的场合和环境的问题，绝对可能在开发者预计之外的环境下，遇上完全想像不到的问题**：例如在旅行时拍摄极光，遇上地磁风暴又如何？

电子设备不可靠并不可怕，可怕的是安全系数。每月有 50 颗陨石在你头上掠过，那是十分可怕的情景啊！而且，先不要说掉下来误伤途人，光是由高空砸到地上，无人机自身的损毁程度可能比汽车还要严重，如果是无人机一去不回的话那就更麻烦。这种情况将会对无人机生产商的售后服务，带来极大的压力。故此，商售无人机要把品质管理做得极好，而且要在调参上做大量的准备，例如适应冷热温度、高低气压等不同飞行环境的参数，还要考虑受干扰时的除错算法等，**让老手也好、小白也好，也能安全地飞行**。

所以，造无人机不难，造好无人机很难。