2013年05月13日08:37
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最近，在日本的电视节目中能够看到利用一种新型遥控直升机“Multicopter”从空中拍摄的影像。NHK电视连续剧《海女》的开场片段等也是使用Multicopter拍摄的，估计很多人看电视剧的时候可能都未注意。比如，贴着河面飞行的影像、从室内直接飞出的影像等，这些镜头都是利用直升飞机和大型遥控飞机无法拍到的。
一般的遥控直升机是通过旋转一个很大的螺旋桨飘浮在空中，而Multicopter是通过旋转多个螺旋桨来飞行的。估计很多人都见过可以用iPhone和安卓手机遥控的AR.Drone，那就属于Multicopter。大型Multicopter还曾在大地震时用来拍摄核电站上空的照片。现在日本主要是些爱好者在玩，也有几家承接电视节目及广告等航拍的公司。
下面的照片是笔者组装的有4个机翼的Multicopter。螺旋桨的间隔大约为50cm，重量不到1kg。十字形框架、马达、4个螺旋桨、马达控制器、控制装置、信号接收器及电池这些部件合计不到2万日元。还需要另配一个信号发射器，造价这么低的原因是，陀螺仪等高性能传感器被用于智能手机和平板电脑后，这些传感器现在已经做得非常小，而且非常便宜。
在4个马达上直接安装螺旋桨。螺旋桨的直径为30厘米左右。信号接收器和姿态控制装置位于中央。电池装在下面。红色乒乓球所指的方向是后方。
飞行中的Multicopter。不太会操控的笔者不能立马分清前后，因此将前面的两个螺旋桨染成了橘色，并在后面插了个红色的乒乓球。电池充满电可飞行10分钟左右。
只控制螺旋桨旋转的简单构造
Multicopter的稳定飞行，靠的是中央部分配备的控制装置。笔者的模型装有测量3轴旋转和3轴加速度的传感器。比如，前部下沉时，就提高前面两个马达的转速，恢复成水平状态。为了便于操作和实现稳定，关键是调整控制装置。
市面上有很多种控制装置，基本功能都相同，都是根据接收器发出的信号使机身倾斜或旋转，以及在未收到转向信号期间保持机身稳定。
4个螺旋桨中，所有相邻螺旋桨的旋转方向相反。有两个螺旋桨顺时针旋转，两个螺旋桨逆时针旋转。螺旋桨的反作用力相互抵消，使机身保持稳定。
4个螺旋桨以相同转速加快旋转时，飞行器上升；一起降低转速会使飞行器下降。使后面的螺旋桨加快旋转时则机身前倾，使飞行器前进，相反，提高前面两个螺旋桨的转速时，飞行器就会后退。同样，加快转动左侧螺旋桨时，机身右倾，飞行器向右前进，加快旋转右侧螺旋桨时，飞行器向左侧前进。
改变机身方向采用的是非常巧妙的方法。按顺时针旋转的两个螺旋桨和按逆时针旋转的两个螺旋桨如果保持速度相同，那么螺旋桨的反作用力相互抵消，机身保持稳定。Multicopter通过打破这种平衡来改变机身方向。
具有GPS和摄像头控制功能的整机也已问世
航拍是通过在这样的Multicopter上配备户外小型摄像机“GoPro”来实现的。笔者也装上袖珍数码相机试了几次，但由于机身的振动和摇晃，未能拍出漂亮的照片。当然最主要的原因是笔者的操控不够专业。
如果买来接近成品的整机，则可以比较轻松地拍摄图像。比如，中国大疆创新科技公司的“PHANTOM”。该产品在日本也已调试完毕，正在销售，从该公司Web网站的视频来看，可以非常稳定地飞行。
装有GoPro用相机卡口的中国大疆生产的“PHANTOM”。不需要复杂组装。带发送器，仅需约7万日元左右。
跟大多Multicopter一样，PHANTOM也是把摄像机吊在机身下面进行拍摄。另外，还配备有GPS，因此只需按下开关就轻松让飞行器回到起飞的地方自动着陆。
从大疆官方网页提供的视频来看，操作非常简单，但从未遥控过直升飞机等的人却很难操控。掌握不好姿态或方向操作错误，飞机就会坠落，因此需要多多练习。另外，虽然其尺寸比直升飞机小，但高速旋转的多个螺旋桨还是非常危险。不言而喻，必须要在没有人的安全的空旷地带，跟熟悉操作的人学习。
用来稳定飞行器上安装的摄像机的朝向和角度的控制装置，市场上也有销售。只要具有这个功能，即使飞行器遇到大风使机身倾斜，也可以像消除机身晃动那样，控制摄像机的角度和方向，因此能够拍摄稳定的图像。
控制装置。左侧为GPS天线。右侧的板上配备有气压高度计、加速度计及陀螺仪等传感器。这个板子不仅可以控制螺旋桨，还能控制摄像机的角度和方向
正如开篇所述，电视节目等之所以能够使用Multicopter的航拍影像，是因为基于上述原理、Multicopter能够稳定拍摄影像。如果您看到一些航拍影像，很难想象是怎么拍出来的，那说不定就用了Multicopter。（日经技术在线！ 供稿）
