2015年9月28日 星期一

[QCopter] 從零開始做四軸 (二) - 相關資訊


在說原理之前,要先了解知道四個螺旋槳的飛行器的中文、英文名稱,有助於找資料或文獻,中文說法大致有這些,四旋翼、四旋翼飛行器、四軸飛行器甚至是四軸,英文的話則是 Quadcopter、Quadrotor、Quadrocopter、Quadrotor Helicopter ...等等,可以 Vertical Take-Off and Landing(VTOL)的旋翼飛行器,其實就只是在強調有四個螺旋槳的直升機而已。

Wikipedia - Quadcopter 上看到,最初的四軸飛行器是在 1907 由 Louis Breguet 設計的(天知道是真是假,有興趣自己去考證吧),假設訊息無誤的話,到現在也有百年的歷史了。

近十年的四軸飛行器發展迅速成長,個人認為很大部分都歸功於微機電(MEMS)與積體電路製程技術的提升,從原本高成本、大體積的感測器變成幾微米、低成本的 IC,使得飛行器體積縮小、造價降低,才得以廣泛研究。(此部分為個人想法,若有誤可以提出來)

第一次看到四軸相關的研究是 2012 年 Vijay Kumar 教授在 TED 上的演說,也是我開始做四軸的時候,Vijay Kumar 教授任教於美國的賓州大學,他的實驗室也做了很多有趣的東西。


Vijay Kumar 教授:http://www.kumarrobotics.org/
GRASP 實驗室:https://www.grasp.upenn.edu/




與 Lexus 合作的影片
Amazing in Motion - 'Swarm' https://www.youtube.com/watch?v=5ofbd05pKuA

幕後花絮
Swarm : 'Crafting Motion' https://www.youtube.com/watch?v=noyXqbqYyJo



之後也有另一位教授在 TED 上演講四軸飛行器,任職於瑞士蘇黎世聯邦理工的 Raffaello D'Andrea 教授,不過知名度似乎是這位教授較高,可能觀眾靠的比較近印象比較深刻吧... 哈哈。





也有與太陽馬戲團合作的影片,感覺這種合作方式頗不錯的,可以增加資金、增加研究內容、同時也增加知名度。

SPARKED: A Live Interaction Between Humans and Quadcopters

幕後花絮 SPARKED: Behind the Technology


Raffaello D'Andrea 教授也做了很多有趣的專案,其中印象最深刻的是叫 Cubli 的專案,透過角動量平衡,這種技術在很多機器人平衡上都會用到。


還有很多影片沒有放上來,因為真的是太多了,只放舊一點的影片,有興趣可以自己找找,最後,看了這麼多,其實只是想說明,四軸不是只能拿來空拍而已...,兩間頂級大學的研究室研究的東西真的很好,值得學習,想研究相關方向的人,可以多看兩間實驗室所發表的學術論文,畢竟已經累積了幾十年的成果。


"從零開始做四軸"除了是記錄自己的過程,方便自己再查閱,同時也提供分享給想研究四軸的人、想自己做一台而不是裝一台四軸的 Maker,這裡的 Maker 指的是了解電路、焊接、寫微控制器等多領域的人,畢竟一台四軸飛行器是跨了許多領域的結晶,像是控制、電子電路、數位邏輯、程式語言、機構、數學、物理、運動學 ... 等等,已經數不勝數了,還有最重要的"藝術"!沒錯,就是藝術!


以下有幾個 Github 上不錯的開源專案:

使用空心杯馬達(微型四軸)

使用無刷馬達

值得參考的資訊:
Build A Quadcopter From Scratch – Hardware Overview