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6d0af742a51387a5352fd88bf3d94dde 在2014年底,T客邦的Maker Club與台灣知名多旋翼開發團隊 Ark Lab合作,舉辦了Maker Club的第一場 多旋翼(四軸飛行器) DIY 實作活動,當天參與的朋友相當踴躍,顯示在國內有相當多的朋友,都對這個小巧的遙控飛行器有相當的好奇心,並且也想自己來打造屬於自己的飛行器。

Ark Lab是由虎尾科技大學一群熱愛飛行的同學所組成的,他們熱衷於研究如何結合無人飛行器以及開源軟體、硬體資源,去打造出相關的應用。而在去年他們也曾經成功的開發出一套水質監測系統,結合多旋翼無人機作為載具,讓監測工作不需要耗費龐大預算與人力,即可達到水質汙染的即時預警功能。

多旋翼飛行歷史

在這次體驗會的一開始,Ark Lab先簡單的介紹了多旋翼飛行器的簡單歷史,多旋翼飛行器與直昇機的原型都來自於1907年的法國,當時由一群工匠受到美國萊特兄弟的啟發,發展了他們的飛行器。但是這第一款多旋翼飛行器的飛行高度僅1.5公尺,而飛行的時間也僅有20秒。這台機器機身的前後兩端分別有一個旋翼,透過相反的方向來旋轉,藉此抵銷扭矩控制飛機的平衡。

▲1907年的第一款多旋翼飛行器的原型。

後來隨著後人的發展,不斷的改進,像是實現了方向的控制,飛行的高度等等改進。但是由於早期飛行器的技術,油門的控制很難做到精準,而當時傳統直昇機結構的飛行效率又要優於四軸飛行器,因此後來主流技術就漸漸的偏向直昇機,四軸以上的多旋翼飛行器就漸漸從設計者的眼界中消失了。

多旋翼飛行器在遙控機時代的再興

隨著智慧手機的誕生、電子陀螺儀、GPS等技術元件也都開發出來,很多技術都能做到非常精準。因此多旋翼飛行器再度回到了我們的眼前。

由於多軸飛行器容易製造與控制,所以常用來製作模型和遙控飛行器。常見的有四軸、六軸、八軸飛行器。而在製造成本的考量下,四軸為最入門的機種,不需要助跑也不需要其它的輔助,可以直上直下,在室內戶外都能使用的特色,使得四軸飛行器成為目前遙控無人飛行器的新寵。

▲這種尺寸已經是進階級的四軸飛行器,僅能在戶外使用。

與其它直昇機型、飛機型的遙控機比較起來,四軸飛行器可以說是飛行技術門檻最低的一種,玩家幾乎不需要多久的練習時間,花個幾分鐘練習也能上手。而且體積小的四軸飛行器可以在室內練習,使用起來也比大型的飛行器要安全。

雖然如此,Ark Lab還是體醒學員們,使用四軸飛行器最大的前提就是要注意安全,一定要選擇在安全的場所來玩,並且要注意會不會打擾到周圍其他人。

奶油蒼蠅套件

Ark Lab這次的教學主要是以「奶油蒼蠅」套件為主,這是小四軸飛行器套件,主要是基於 Arduino 系統的進階學習套件,可以透過 GUI人機介面來調整飛行器的參數,體積小重量輕,而且還非常耐摔。

本次是屬於入門級的教學,大多數的參與者對於Arduino以及四軸飛行器兩方面都是新手。因此一開始需要先在電腦上安裝Arduino開發環境,之後透過FTDI將電腦與飛行器的寫入接頭連接,然後將程式碼燒錄到飛行器上。

燒錄完成之後,再透過圖形界面來對於飛機的各項參數進行調校。不過由於大家都是初學者,因此對於參數應該要怎麼調校其實都不是很理解,因此這次這個步驟先是以熟習GUI的圖形界面環境為主,如果有興趣的以後可以再慢慢研究。

雖然這個步驟描述起來很簡單,但是因為目前Arduino開發環境多半是以Windows為主,雖然在其它平台上也有對應的程式,不過似乎問題較多,有些使用Mac平台的朋友往往都會卡在這邊,因此花了很多時間在故障排除上面。

當燒錄程式這個步驟完成後,手機要另外下載一個對應的操作App,然後透過藍牙與手上的飛行器來進行配對。如果配對抓到了,那基本上整個步驟就完成,已經可以開始玩了。

由於時間有限,再加上大家都是新手,雖然將近四、五個小時的課程,但其實從把飛機電池充電、燒錄、到藍牙配對完成,這整個過程能夠學習完成,把手中的飛機利用手機App來遙控飛行,就才勉強足夠而已。

在本次活動的最後,我們還舉辦了一個小小的比賽活動,請大家用自己的手機操控自己的飛行器,比比看誰能於最快的時間飛到指定的地點。以下是三位最後比賽的優勝者。

這次四軸飛行器的初體驗活動就在比賽中告一段落,其實在參與這段活動的過程中,只是藉此讓大家對於Arduino開發環境有點初淺的認識,在過程中學會怎麼樣用電腦與開發套件進行溝通,然後將程式燒錄到其中。另一方面則是對於四軸飛行器的原理,有點基本的瞭解,從實戰中學習。

▲本次參與活動的學員合照

根據Ark Lab表示,其實四軸飛行器的世界還有很多的奧秘,也有千奇百怪的應用。不過想要進入更進階的世界,萬事都要從基本功開始練起。在這次活動中的學員,或是四軸飛行器的愛好者,如果有想要找尋更多研究的資料,也可以到他們的網站上來檢視相關的資訊,或是直接在網站上詢問他們問題。

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