-供需商情.jpg?orientation=landscape&width=800&height=600)
.jpg?orientation=landscape&width=400&height=300)
2
?
?
?
這兩年，在綠草如茵的公園里經(jīng)常會出現(xiàn)一些“科學怪人”，他們手握遙控器，草坪上空的四旋翼忽高忽低，專心調(diào)試樂此不疲。甚至，這個年輕的隊伍中也不乏一些白發(fā)蒼蒼的老人…
?
?
聽說，2014年年美國銷售最火爆的圣誕禮物之一是無人機：50美元可買到一架裝有攝像機的微型四軸飛行器，能完美的拍攝自家花園的鳥瞰圖；700美元可買到一架裝有陀螺穩(wěn)定攝像機的無人機，還配有腕帶式追蹤器，當你滑雪，騎自行車，或風箏沖浪時可以用它來自拍。
那么問題來了，四旋翼（四軸飛行器、無人機）究竟有什么魅力？
無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為UAV（Unmanned Aerial Vehicle或Drone），是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。
近兩年，由于四軸飛行器的穩(wěn)定性好、門檻低、操作簡單以及可應用于航拍、表演、載重等應用中，成為了天空中的一大神器。最重要的是，無人機可能使所有的商業(yè)領(lǐng)域發(fā)生變革。
因為無人機不需要飛行員在機艙內(nèi)進行駕駛，飛行全過程在電子設(shè)備的控制下自動完成。無人機上不用安裝任何與飛行員有關(guān)的設(shè)備，這樣可以騰出空間和重量裝更重要的設(shè)備。另外，使用無人機不用擔心飛行員傷亡的問題。
整片天空，都被你“承包”了
目前，全球約有4.8萬架無人機。有人斷言，無人機將在未來20年至50年主宰人類天空。
下面，我們先來暢想一下?lián)碛袩o人機的生活會是怎樣的：
在藍天的見證下，用一臺四軸飛行器，向心愛的女友求婚；
?
在大海的見證下，用一臺無人直升機，完成婚紗照和航拍錄影；
?
清晨，四旋翼飛行器陪你一起健身；
?
?
傍晚，把老家?guī)Щ氐牟枞~蛋捎給隔壁老王。
?
?
庖丁解“機”：無人機里面的那些高科技
按技術(shù)實現(xiàn)類型來定義，無人機主要分為無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機等，而四旋翼飛行器是無人機的其中一種。
無人機最初被應用于軍事用途，能走入平民生活主要得益于商用電子元件的成本下降。智能手機里的許多裝置都能用于無人機，包括陀螺儀，加速度計，無線收發(fā)器，信號處理器，及衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
無人機可被直接用于測繪土地，成本低效率高。無人機拍攝公路的分辨率可達到2厘米，而衛(wèi)星只能達到30厘米，而且成本比衛(wèi)星低三分之一。農(nóng)民開始用無人機監(jiān)測莊稼生長狀況，然后利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械施放適量、適合種類的化肥。在法國，這種技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應用，農(nóng)民使用無人機能使每公頃的收益提高50歐元 （62美元）。無人機還能改善安全性：它們可被用于執(zhí)行各種任務，比如檢查輸電線，目前仍需直升機通過繩索把人懸在空中檢查。利用無人機送貨更快：敦豪快 遞公司（DHL）正在使用“parcelcopter”無人機將藥品送往德國沿海的尤伊斯特島。
四軸飛行器，又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機，簡稱四軸、四旋翼。這四軸飛行器（Quadrotor）是一種多旋翼飛行器。四軸飛行器的四個螺旋槳都是電機直連的簡單機構(gòu)，十字形的布局允許飛行器通過改變電機轉(zhuǎn)速獲得旋轉(zhuǎn)機身的力，從而調(diào)整自身姿態(tài)。 因為它固有的復雜性，歷史上從未有大型的商用四軸飛行器。
?
如圖所示，電機1和電機3逆時針旋轉(zhuǎn)的同時，電機2和電機4順時針旋轉(zhuǎn)，因此當飛行器平衡飛行時，陀螺效應和空氣動力扭矩效應均被抵消。
四軸飛行器是一個在空間具有6個活動自由度（分別沿3個坐標軸作平移和旋轉(zhuǎn)動作），但是只有4個控制自由度（四個電 機的轉(zhuǎn)速）的系統(tǒng)，因此被稱為欠驅(qū)動系統(tǒng)（只有當控制自由度等于活動自由度的時候才是完整驅(qū)動系統(tǒng)）。不過對于姿態(tài)控制本身（分別沿3個坐標軸作旋轉(zhuǎn)動作），它確實是完整驅(qū)動的。
?
?
與直升機相比，四軸飛行器可以實現(xiàn)的飛行姿態(tài)較少，不過基本的前進、后退、平移等狀態(tài)都可以實現(xiàn)。但是四軸飛行器的機械結(jié)構(gòu)遠遠比直升機簡單，維修和更換的開銷也非常小，這讓四軸飛行器有了比直升機更大的應用優(yōu)勢。
近年來得益于微機電控制技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)定的四軸飛行器得到了廣泛的關(guān)注，應用前景十分可觀。國際上比較知名的四軸飛行器公司有中國大疆創(chuàng)新公司、法國Parrot公司、德國AscTec公司和美國3D Robotics公司。
商用無人機，快遞哥還是間諜帝？
?
最近，亞馬遜跟美國聯(lián)邦航空局（FAA）較上勁了。原因是亞馬遜的Prime Air項目，目前無法得到美國聯(lián)邦航空局的許可。不過顯然，亞馬遜已經(jīng)有些急不可耐，。據(jù)說，亞馬遜相關(guān)團隊還聲明，如果美國仍不批準，那么他們就將研發(fā)團隊和相關(guān)資源遷出美國。目前亞馬遜官網(wǎng)說，只要2015年批準一下來，無人機項目便可投入使用。
Prime Air項目的無人送貨機，使用GPS導航，只要包裹重量在5磅之內(nèi)（不過已經(jīng)涵蓋了86%的訂單），且目的地距離亞馬遜的物流中心不超過10公里，則物品 將在下訂單后半個小時之內(nèi)，由圖中這個小家伙送到用戶手中。不過該服務是否會產(chǎn)生額外收費，目前仍未知。
此外，無人機可實現(xiàn)高分辨率影像的采集，在彌補衛(wèi)星遙感經(jīng)常因云層遮擋獲取不到影像缺點的同時，解決了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感重訪周期過長，應急不及時等問題。
最初的一代主要以偵察機為大宗，一些無人機已經(jīng)裝備了武器（例如RQ-1捕食者裝備AGM-114地獄火空對地導彈）。由無人機擔任更多角色的軍事預想，最初是轟炸和對地攻擊，空對空戰(zhàn)斗，飛行員最后一塊領(lǐng)域。裝備有武器的無人機被稱為無人戰(zhàn)斗機飛機（UCAV）。
新一代的無人機能從多種平臺上發(fā)射和回收，例如從地面車輛、艦船、航空器、亞軌道飛行器和衛(wèi)星進行發(fā)射和回收。地面操縱員可以通過計算機檢驗它的程序并根據(jù)需要改變無人機的航向。而其他一些更先進的技術(shù)裝備、如高級竊聽裝置、穿透樹葉的雷達、提供化學能力的微型分光計設(shè)備等，也將被安裝到無人機上。
看來，如果不和政府搞好關(guān)系，亞馬遜被扣上個“無人機間諜”的帽子還是分分鐘的事……
?
巨大的商業(yè)潛力下， 被權(quán)力“銬牢”的無人機
但是，無人機的潛力有賴于管理。這是因為無人機可能帶來危險，航空公司飛行員緊張的報告無人機正在飛近他們，這樣的事件越來越多。政府需要為無人機的使用制定法規(guī)，各國對待商用無人機的方式也會有所差別。目前，美國聯(lián)邦航空總署（FAA）禁止一切商用無人機的使用。
?
不過，這種局面將很快改變，美國國會命令該機構(gòu)在2015年9月30日出臺針對商用無人機飛行的管理條例。但未來幾周即將出臺的草案建議可能顯示，美國聯(lián)邦航空總署會繼續(xù)堅持限制態(tài)度，要求無人機操作者擁有有人飛機的駕駛經(jīng)驗，并一直讓無人機保持在視線之內(nèi)。無人機產(chǎn)業(yè)人士懷疑這是管制俘獲，即美國聯(lián)邦航空總署在為飛行員游說。
美國聯(lián)邦航空總署的態(tài)度正在損害美國的無人機產(chǎn)業(yè)。企業(yè)正在把無人機業(yè)務轉(zhuǎn)移到其他國家。亞馬遜在加拿大測試了無人機送貨服務，谷歌在澳大利亞試驗了機器人飛機。過分的保護性管制也降低了空中安全性，人們對現(xiàn)有禁令普遍視而不見，新法規(guī)可能也將面臨同等命運。未來將出現(xiàn)未經(jīng)許可的飛行，來路不明的飛行器，以及沒有參加保險的操作者。
與所有顛覆性技術(shù)一樣，商用無人機將會損害已有行業(yè)。隨著越來越多的農(nóng)民和物流公司使用無人機，而不再租用直升機或飛機，這會導致部分飛行員失業(yè)?，F(xiàn)在反對無人機產(chǎn)業(yè)的聲音是可以理解的，但相關(guān)機構(gòu)應當站在更加客觀的角度，解放商用無人機。
無人機的歷史
20世紀20年代最早出現(xiàn)，當時是作為訓練用的靶機使用的。是一個許多國家用于描述最新一代無人駕駛飛機的術(shù)語。從字面上講，這個術(shù)語可以描述從風箏，無線電遙控飛機，到V-1飛彈從發(fā)展來的巡航導彈，但是在軍方的術(shù)語中僅限于可重復使用的比空氣重的飛行器。
20世紀40年代，二戰(zhàn)中無人靶機用于訓練防空炮手。
1945年，第二次世界大戰(zhàn)之後將多於或者是退役的飛機改裝成為特殊研究或者是靶機，成為近代無人機使用趨勢的先河。隨著電子技術(shù)的進步，無人機在擔任偵查任務的角色上開始展露他的彈性與重要性。
20世紀55年到74年的越南戰(zhàn)爭，海灣戰(zhàn)爭乃至北約空襲南斯拉夫的過程中，無人機都被頻繁地用于執(zhí)行軍事任務。
1982年以色列航空工業(yè)公司(IAI)首創(chuàng)以無人機擔任其他角色的軍事任務。在加利利和平行動（黎巴嫩戰(zhàn)爭）時期，偵察者無人機無人機系統(tǒng)曾經(jīng)在以色列陸軍和以色列空軍的服役中擔任重要戰(zhàn)斗角色。以色列國防軍主要用無人機進行偵察兵，情報收集，跟蹤和通訊。
1991年的沙漠風暴作戰(zhàn)當中，美軍曾經(jīng)發(fā)射專門設(shè)計欺騙雷達系統(tǒng)的小型無人機作為誘餌，這種誘餌也成為其他國家效彷的對象。
1996年3月，美國國家航空航天局研制出兩架試驗機：X－36試驗型無尾無人戰(zhàn)斗機。該機長5.7米，重88公 斤，其大小相當于普通戰(zhàn)斗機的28%。該機使用的分列式副翼和轉(zhuǎn)向推力系統(tǒng)比常規(guī)戰(zhàn)斗機更具有靈活性。水平垂直的機尾既減輕了重量和拉力，也縮小了雷達反 射截面。無人駕駛戰(zhàn)斗機將執(zhí)行的理想任務是壓制敵防空、遮斷、戰(zhàn)斗損失評估、戰(zhàn)區(qū)導彈防御以及超高空攻擊，特別適合在政治敏感區(qū)執(zhí)行任務。
20世紀晚期之前，他們不過是比全尺寸的遙控飛機小一些而已。美國軍方在這類飛行器上的興趣不斷增長，因為他們提供了成本低廉，極富任務彈性的戰(zhàn)斗機器，這些戰(zhàn)斗機器可以被使用而不存在機組人員死亡的風險。
20世紀90年代，海灣戰(zhàn)爭后，無人機開始飛速發(fā)展和廣泛運用。美國軍隊曾經(jīng)購買和自制先鋒無人機在對伊拉克的第二次和第三次海灣戰(zhàn)爭中作為可靠的系統(tǒng)。
20世紀90年代后，西方國家充分認識到無人機在戰(zhàn)爭中的作用，競相把高新技術(shù)應用到無人機的研制與發(fā)展上：新翼型和輕型材料大大增加了無人機的續(xù)航時間；采用先進的信號處理與通信技術(shù)提高了無人機的圖像傳遞速度和數(shù)字化傳輸速度；先進的自動駕駛儀使無人機不再需要陸基電視屏幕領(lǐng)航，而是按程序飛往盤旋點，改變高度和飛往下一個目標。
聊了這么多，土撥鼠君已砰然心動，準備今年任性一次，入手一臺“小無人機”玩玩。各位工程師朋友，你嘞？被無人機“騷擾”的未來生活，你準備好了嗎？
與非網(wǎng)原創(chuàng)欄目，請勿轉(zhuǎn)載
系列精彩：
第009期：工業(yè)4.0，和我們有什么關(guān)系？
與非網(wǎng)原創(chuàng)系列欄目，和你分享：
更多精彩原創(chuàng)欄目請進入《與非觀察室》
