像蓝精灵一样飞:AR. Drone飞行器拆解

硬件X射线

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像鸟儿一样飞翔是人类的梦想,相信很多男孩子和阿卡一样都迷恋过模型飞机。最近,在电影《蓝精灵》中就出现了一款飞行器,不但其外形十分抢眼,而且它居然是用iPhone、iPad、笔记本、PC等来操控的,这可不是一般的给力啊!于是阿卡四处打听,终于将它入手。原来它和普通的模型飞机大有不同,下面就通过拆解,让大家来了解一下。

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科幻系外壳

看过电影《蓝精灵》的朋友一定会对其中的飞行器印象很深,4个圆形的螺旋翼显得颇具科幻感。它是法国的派诺特公司出品的AR.Drone四轴飞行器。其实它有两种可拆卸的外壳,我们在电影中看到的是其中一种带圆框的外壳,使用黑色聚丙烯泡沫制造,当AR.Drone在室内飞行时,可以避免螺旋桨撞上墙壁。如果是在室外玩AR.Drone,那么可以使用另一种仅有中间部分的碳纤维外壳,这样可以减轻整体的重量,增加续航时间。

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另一种无圆框的外壳

阿卡点评:看着蓝精灵拿着iPhone悬着AR.Drone和格格巫大战,一定很过瘾吧?正是因为有4个圆框,使AR.Drone在使用防撞外壳时,看起来四四方方的,硕大的体形(52.6cm×51.6cm)摆脱了传统直升机的造型,一定能让很多航模爱好者像阿卡一样对它一见钟情。

小巧的电路板

卸掉底板可以看到小巧的核心电路板,其中密密麻麻地布满的元件。最醒目的是一颗名为Parrot 6的主控处理器,采用ARM 926EJ Risc架构,频率为468MHz。正上方是ROCm Atheros的AR6102G-BM2D b/g的WiFi芯片,由此可以知道AR.Drone是通过WiFi无线传输操控和视频信号的。还有一颗美光的频率为200MHz的OGA17 D9HSJ的128Mb MDDR RAM协助处理器工作。

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主要的核心是ARM9处理器

在电路板的下方还有一块导航电路板,正面的两个圆柱是超声波探测器,可以让机身稳定在6米高度。还有一颗同样来自美光的PIC24HJ 40MHz 16bit微处理器,以及Invensense的2轴微型陀螺测速仪IDG 500。

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导航电路板的正反两面

阿卡点评:派诺特公司本是著名的车载蓝牙通信系统专业供应商,旗下的ARM处理器不少,方案也比较成熟。这次AR.Drone采用了它自己研发的ARM 9架构处理器,无疑增强了信号处理能力,这也使得AR.Drone类似一个空中微型计算机平台。

眼睛般的摄像头

AR.Drone的最特别之处在于内置了两个摄像头,其中一个在核心电路板上,正对着地面,通过连接陀螺仪可以测量水平速度及垂直飞行,而且影像对比系统能补偿室外飞行时风速造成的干扰。

另一个摄像头在机身的正前方,分辨率为640×480,它的主要功能是捕捉视频影像,然后通过WiFi传输在iPhone、iPad的屏幕上实时显示出来,让玩家犹如置身驾驶舱一样。在这里AR.Drone加强了机身前的泡沫装置,为摄像头带来了保护作用。

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正前方的摄像头
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在IPhone上实景操控

阿卡点评:其实AR.Drone的摄像头功能还可以识别另一个AR.Drone以及其他阻碍物,这样多个玩家通过特有软件就能进行对抗性游戏。要知道,这项影像识别技术以往主要被应用在专业或军事程序上,这次是首次应用在娱乐飞行器上,因此会让AR.Drone更好玩。

安全的充电电池

外壳和机身通过磁铁吸附,不需要螺丝刀就可以打开,首先看到的是电池。它为3芯锂电池, 容量为1000mAh,电压为11.1V。这个电池有两个接头,其中一个接头是为飞行器供电, 而另外一个接头是用来平衡充电的,能使电池中3个电芯充电平衡,从而使电力容量最大化,延长电池寿命。同时电池还内置保护电路, 以防止过充、过放和短路等问题。

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1000mAh电池在室外只能飞15分钟

阿卡点评:AR.Drone的电池一次充满需要一个半小时,但可惜的是, 充满后在室外只能飞行约15分钟。如果你的AR.Drone正飞在湖面上,一旦没电,那可是要划船过去打捞的。这是因为AR.Drone要对抗风的阻力才会如此耗电,而在室内使用的时间可以达到30分钟以上。

四轴螺旋桨

最后来看看AR.Drone的动力部分,除去主板和导航板,才可以将十字结构的支架从外壳中取下来。支架为碳纤维制成,重量很轻,而且刚性很强,其中有两套线路负责为支架末端的四个电机提供动力。每个螺旋桨都由桨叶、齿轮、电机和控制器电路板组成,其中在极小的电路板上面有一个8bit微控制器和一个10bit ADC进行控制。在全速前进时,每个电机转速可达每分钟41400转。

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螺旋桨的方向由小电路板控制

阿卡点评:螺旋桨在不同倾斜角的旋转决定了AR.Drone飞行的方向,“俯仰”、“侧滚”以及“蛇形飞行”,这些动作的控制指令都可以在iPhone上发出,其功能选项要比普通模型飞机遥控器丰富得多。

阿卡酋长

应该说AR.Drone的整个拆卸过程并不复杂,很多部件几乎都不需要工具,这也说明它的可维修性很高,几大部件如果坏了,可以从网上购买来更换。通过软件支持,AR.Drone的可玩性也很高,在手机上如同亲身驾驶一架飞机一般,游览天上地下。虽然目前还不能支持采用Android系统的手机和平板,但由于AR.Drone提供了公开源码的开发平台,相信不久以后就有更多的应用软件推出,届时小小模型飞机会变得更加好玩。