你也能看見台灣-無人飛機空拍入門 (03 開始動工囉!)

大家都把東西買齊了嗎!?

這一篇開始，我來一邊教大家組裝，一邊教一些基礎知識。
首先是馬達跟電變都買好了嗎!? 因為馬達的三條線都沒有焊上金插，所以請到露天拍賣搜尋"3.5mm 金插"可以找到一堆。

電子變速器我使用的是GORun這個牌子，金插跟電池接頭已經焊好了，所以不用麻煩。

焊接的影片我也幫大家找好，請參考Youtube....
https://www.youtube.com/watch?v=B9yY9Kk4bEA

這個影片是我拍的
http://youtu.be/anac0vTz2vY

其中幾個技巧就是電烙鐵溫度要夠，並且保持烙鐵頭的清潔。大家可以準備一塊溼布，如果烙鐵頭髒掉了可以擦一下。影片中打洞的板子找不到的話，隨便拿一隻鉗子，把手的地方用橡皮筋綁起來，這樣就可以自己把金插夾住立起來方便焊接。這部分請多試幾次，練到熟練，因為之後還要焊電源模組。電源模組焊壞掉就比較花錢了。

接著要採購動力電池跟充電器，充電器買亞拓的 RCC-3SX吧!如果你不懂的話，選這個品質還不錯。如果你懂的深入點，可以選擇更高階微電腦充電器，因為支援的電池種類更多。或者因為預算問題也有更低階的可用。

電池的話，在露天打11.1v關鍵字，找玩具、公仔這個類別，容量選擇2200mAh附近，也可以更高，買個兩到三個。

接頭請選擇跟你變速器相同的，如果原本就不含的話，你選擇有兩種，T型接頭或者XT60，無論選哪種，請順便多買幾組。

接下來要設定遙控器。
請打開你的遙控器，建立一個新的MODEL: 開機之後如果出現Switch Warning，直接任按下一鍵跳過
按下MENU->按下(-)一下，讓反排到02
接著長按ENT->選擇Create Model

機器會又回到一開始頁面，這時候按幾下PAGE，會到CHANNEL MONITOR這個畫面。

動一下撥桿，記下畫面變化跟撥桿對應的CH
基本上CH1-CH4都會對應撥桿，我的X9D是左手油門，所以CH1對應左邊上下，是沒有彈簧的。然後右撥桿左右是對應CH2，這是將來的左右傾斜。
右撥桿的上下則是對應CH3，是俯仰。最後CH4對應左撥桿的左右，這是控制原地旋轉。

接下來是接收機X8R跟你的遙控器對頻，
影片請參考:http://youtu.be/YTneUV2TdZM
  


關於遙控器詳細的操作
https://code.google.com/p/opentx/wiki/OpenTx_FrSky_EN
快速使用手冊
http://www.alofthobbies.com/files/Taranis_Quick_Start_Guide.pdf
FrSKY TARANIS X9D功能畫面一覽
http://www.rctech.com.tw/news/product/4730-rctech.html
因為這是屬於專業型遙控器，裏頭一堆哩哩摳摳的，請大家慢慢研究。

完成以上動作之後，請把電變接到接收器的CH1(白色在最上面，請仔細看下面照片)，馬達的三個頭任意接到電變的三個接頭。打開你的發射器，確定油門在最下方，然後接上動力電池，這時候會聽到BB幾聲，接下來輕推油門，馬達應該就會轉起來了。這步驟請小心抓好馬達下方，別大力推油門。

今天就先寫道這邊。

到這裡順道教學一下。無刷馬達的三條線沒分正負極，但是其中任意兩條對調的話，馬達的轉向會相反。所以你的四個馬達，黑頭的要讓他順時針轉，銀頭的要讓他逆時針轉。
因為機體還沒組好。所以今天先玩到這邊....

你也能看見台灣-無人飛機空拍入門 (02 配件採購篇)

載具、飛控及遙控器選擇

這次的組裝目標是以低單價，耐用度為優先考量。這個載具將會帶領你了解組裝的基本原理以及撐過一般情況的墜毀。組好的長相大概跟下面差不多。不過功能會比DJI的WOOKONK+地面站的功能還強很多。(光WOOKONK本體還不含拉哩拉雜的升級就要$30000勒...）

 
下面的雲台跟腳架一開始先不裝。等已後講道雲台的時候再說。
這樣的組合酬載等於目前最流行的Phantom系列，所以理論上Phantom能帶得起來的設備應該都可以載的動，可能還多一點，因為少了外殼，理論上應該輕一點。
機體我建議使用TAROT的 TL2749-05，這個機架應該是"參考"DJI的F450做一點改良。

馬達也是TAROT的TL9030跟TL9208，基本上這兩棵馬達差別只在一個是螺牙是順牙，另一棵是反牙，搭配對應的螺旋槳的話，會因為螺旋槳旋轉的方向變緊不至於在天空脫落。我們需要各兩個。

搭配的螺旋槳自然是TL2866 9.4x4.3的碳纖維槳。當然，DJI也有塑膠槳，不過好像兩者差價不大。這個產品需要至少兩包，(兩正兩反)。我建議多買幾包，如果墜機的話還蠻容易打壞掉的。

至於電子變速器可以找SimonK韌體的公版就可以了，大概30A左右。這個韌體的好處是訊號響應相當快速。不然的話，FlyFun18A也可以。

飛控的話就選擇APM2.6版，其實2.6版就是2.5.2但是磁羅盤沒焊上去而已，有的時候會買到板子上打2.5.2是OK的。

為了以免被老闆唬，2.6跟2.5.2的區別請看下圖

2.6版本 圖片上那個Ｏn board Mag　那個ＩＣ不會焊上去

如果分開買的話，GPS請購買整合磁羅盤的版本，區分方式是接頭會有兩個。如果只有單獨GPS的話，就只有一個接頭。目前市面上可以買到的GPS有Ublox 6M跟6H兩種。如果是6H的話，價格比6M貴三倍。感度跟精度都高很多。

至於配件的話，需要電源模組以及數傳模組。傳輸模組有433Mhz跟915Mhz兩種，應該是沒太大差別，理論上433距離會比較長，但是比較不抗干擾。

而電源模組的選購重點是看看有沒有帶BEC，建議是要有，比較好用。至於電壓電流量測範圍都夠用，不過當然是選擇寬的好。

遙控器的選擇現在真的很多，其中選擇要點大致列在下面:
盡量是越多通道數越好(至少9通道)
遙控器上你會看到很多撥桿，要記得至少要兩兩個旋鈕。
最好要有雙向功能。
牌子大一點好，不過相對價格很高。

我手邊有一台骨董的Futaba 9CHG跟12FG。還有HITEC 9X跟Frsky X9D。個人是覺得Frsky X9D不錯用，功能多到嚇人，因為也是開放源碼計畫的產品，所以國外有許多文件可參考。能設定的功能也很多，本身FrSsky接收有雙向功能，單價不高。9通道，有四個額外類比控制，將來要新增雲台會用到。缺點是中文的文件比較少。

 
HITEC 9X也不錯，國內有正式代理，有中文說明。性能穩定價格也很優。比X9D貴些...

FUTABA系列，我用的兩隻就別考慮了，已經是骨灰級的產品，新款的14SG不錯，10J也不錯...不過都要破萬，使用應該也不是問題，買的模型店或者飛場隨便找人問一下都會用吧!

JR系列一陣子沒摸了...也是好東西
Spektrum系列國外蠻多，沒用過...
還有一個大陸華科爾系列...因為很便宜，好像也是開源系列的東西，我沒用過...感覺上蠻多人入門購買的。

如果你將來打算要從事空拍相關事業，或者打算玩得很專業...我建議Futaba系統是不二選擇。如果只是玩票性質，買最便宜的就好。
但我之後講解會用X9D，因為我買不起14SG....嗚~~

以上所提到的產品，請自行到沒屋頂用關鍵字找，或者附近店家，不過切記別亂買，特別是馬達。早期RC飛機用的需要轉接頭，最近因為小型無人機的流行的規格有點變，除非你懂這些細節，不然到時候組裝會有點麻煩。

另外你還需要準備；電烙鐵，焊錫，熱縮套...其他有的沒的像是剪刀甚麼應該隨手找的到就不寫了。

你也能看見台灣-無人飛機空拍入門 (01 系統簡介)

在進入小型UAV領域之前，先簡介一下其最重要的幾個部分。呼應第零篇的內容，這邊將聚焦在多旋翼構型的無人飛機。其他外型，像是固定翼或者其他構型的飛行器就略過了。

飛行控制器: 多軸無人飛機最重要的靈魂就是它，像是小型電腦一樣，人類將控制權交給他之後，取代人類的工作。前篇所提到的各種開源計畫就是在開發這個部分。

載具:多旋翼載具利用的是螺旋槳的轉速來控制上升、下降、左右、前後、以及原地自旋。

每個螺旋槳旋轉的方向都跟旁邊以及對面相反，以抵銷相互之間的反扭力。

!!注意:這個地方是入門者第一步常犯的錯誤。因為四個旋翼就分順時針跟反時針兩種。所以馬達的轉向跟螺旋槳是不是裝錯了? 這個部分請特別注意。

這樣的構型，最簡單的是四個螺旋槳的構型。(三跟二都需要有額外的控制機構)假設是以+為例，要前傾的話，就是後面的螺旋槳加速，前面的螺旋槳減速。以此類推後傾跟左右運動。

上下就簡單了，就是四個螺旋槳同時加速或者減速。至於原地旋轉則是兩個順時針加速兩個逆時針減速增加扭力差，反轉則反向進行。

影片: http://youtu.be/4ErEBkj_3PY 聽不懂沒關係，大約在2:11秒那邊，動畫說明的還蠻清楚的。


遙控系統:主要功能是在自動導航未啟動前用來控制無人機之用。

以上是一台迷你無人飛機必須的三大系統。

至於經常用到的任務相關系統也有三個；攝影平台系統、影像傳輸系統以及資料傳輸系統。
攝影平台系統: 提供使用者安裝攝影機並且可以不受機體搖晃影響拍攝穩定畫面的系統。
影像傳輸系統: 則是將所拍攝的畫面即時傳回給使用者。
資料傳輸系統: 則是將無人機的數位資料包含姿態，位置，高度速度等數位資料傳回給使用者。

我這兩天一直在想這個個文章的安排，是要每一步都仔仔細細的寫還是很快速的帶領大家能夠以最短時間起飛!?前者的好處是能夠紮實的在犯錯之前就先避免，缺點是看這種文章真的要很有耐心。後者則是提供速成之路，但是很容易被絆倒。
後來我想到一個好主意，我會盡量在第一次先很快速的帶領大家能夠順利起飛。然後再回頭把原本的簡易版本更新、升級、更新、升級…直到我不想寫下去或者大家不想看下去為止。
依照這個目標，我首先會教大家以最高C/P值去取得合適的零件(不見得最便宜，因為得考慮未來升級的沿用性)。並且會寫得有點像是快速使用手冊一樣，只去提一下常見錯誤。當然，如果你做到任何一步卡住了，歡迎你留言提出問題，我在想想看怎麼幫忙。

所以第一次起飛的系統，飛控部分我將會採用APM。這個飛控應該算是目前所有open source系統內使用的人數最多，軟體介面最友善，相關文件也最多的系統。
載具的話，其實DIY起來非常容易而且單價不高，初期我會選用盡量兼顧且便宜的，之後(如果繼續寫下去的話)，再聊如何升級或者整套廢棄。因為載具本身的成本是這三大系統最有彈性且價格可以壓到最低的。
遙控系統通常是一次性購買，這個部分我希望能用好一點點，這樣以後就不需要為了升級或者設定的問題傷腦筋。

你也能看見台灣-無人飛機空拍入門 (第零篇)

商用無人飛機自從亞馬遜發布消息計畫採用無人飛機運送小型包裹之後，突然可見度大增。一台一台外型像是八爪魚的小型UAV也越來越容易看見。這次寫下台灣歷史的反服貿運動，也經常看到小型無人飛機在上空盤旋。一直以來讓人感到遙遠又科幻的設備，突然間躍入大家的生活中，究竟最近流行的小型無人飛機跟印象中，丟炸彈、深入敵境的強大武器有甚麼不同呢?

 

提到無人飛機，大家的第一印象想必是美軍攻打伊拉科所用的UAV吧!?長長的翅膀，灰藍色的塗裝，下方掛了一個圓球，可以飛越半個地球深入敵境打擊敵人，一台要價幾千萬美金的高科技武器，這是大眾最刻板的印象。不過這只是UAV應用的極小部分。

今天我想要討論的主題是有可能在不久的將來會非常接近大家生活的工具。有著非傳統飛行器的外型，小型但全自動控制的飛行器。應用的領域會在商用攝影、電影、新聞、救災、探勘...早期得花大錢派直升機才辦的到的場合(或者根本辦不到)的地方。

首先我先講一個價錢來呼應我的標題"你也能看見台灣"的"你也能"三個字。究竟要完成上述的工作需要多少預算!?以目前最經濟實用的預算大約3-5萬之內可以有不錯的表現，Full HD畫質，穩定的雲台，定點飛行以及自動返航。沒錯，這個數字差不多等於一台高檔單眼相機的價錢，以目前最熱門的應用也是定位在所謂的"飛行相機"上頭。簡單到不行的飛行介面，執行上述的工作，幾乎不需要學習，直覺立刻上手都是這類產品的特色。

不過很可惜的，即使是飛行相機，他就是屬於飛行器的一種。在天上飛的東西永遠都會有墜毀的風險。這麼大一台馬航都能飛不見了，更何況三五萬的小飛機。所以我必須在進入正題之前再三強調幾個重點。


1. 無論再穩定、再先進的UAV都有墜毀的風險，在飛過別人頭頂之前請三思。
2. 無論再穩定、再先進的UAV都有墜毀的風險，它不是相機，相機故障頂多拍不出來，UAV故障，甚麼都回不來。
3. 無論再穩定、再先進的UAV都有墜毀的風險，請徹底做好事前檢查，花時間研讀使用手冊以及多跟前輩請教增加經驗，減少事故機會。
4. 即使它看起來很像玩具，但它不是玩具，有一定的殺傷力，在任何情況下請做好安全防護。


多軸飛行器的濫觴
你有注意到最近的小型UAV長的都有點像八爪章魚吧?這的確是跟他最近突然大量出現有點關係。由於我們討論的產品會慢慢聚焦在真正實用化的商品上，我這邊姑且稱之為”低階商用UAV”。低階商用UAV這個產品在五六年前等於是真空，完全沒有類似產品。因為無人駕駛系統最重要的就是姿態感應器。姿態感應器並非單一感應器，會牽涉到高度、空速、角速度、重力加速度感應等等...五六年前這類感應器不只是天價，很多還是被老美禁止輸出的。但是一個看起不太相關的產品改變了這點。就是iPhone跟Wii...難以置信吧?沒錯，iPhone跟Wii帶動了高性能低價感應器大量應用。性能越來越好，但是價格越來越低廉。我是真正的躬逢其盛。我在相關產也待了10年，最早的娛樂用單軸電子陀螺儀感應器IC從一顆一千多元台幣還買不到，到現在六軸(整合三軸角速度跟重力加速度感應器)大概一百多塊，變化不可謂不大。

這類感應器出現之後，開始有些吃飽沒事幹的工程師，居然把DIY UAV當成娛樂，(真佩服那些老外)。在歐美，有一種社群網站跟台灣這種純打屁聊天的有點不一樣。他們會成立一個計劃，然後大家共同開發。大陸人叫他"開源"，原文是open source。(從這點也可以看得出老外無私的個性跟亞洲人真的蠻不一樣的)

Mikrokopter

最早的小型UAV開源計畫就我所知應該是德國的Mikrokopter(大陸簡稱MK)。大概也是五六年前開始的。經過一兩年的發展，這個計畫下的UAV已經具有你所知道UAV的大部分功能。GPS定位、電腦設定航點飛行、自動追人...有的沒的。當時智慧手機還沒那麼流行，NOKIA的手機作業系統在歐洲也比較流行。所以當時就有手機操控介面...真的很強。差不多在這個時期所謂的低階商用系統也開始進入市場。雖然沒明講，不過基本技術都是源自於MK計畫。不過當時的低階"，一台要價也差不多要五十萬台幣。
而多旋翼的外型也是在這個計畫被大致底定。主要的是因為傳統直升機的機構在旋翼控制的部分太複雜，而固定翼飛機起降空間也不太好解決。最重要的是那些吃飽沒事幹的工程師又大多是電子或者軟體領域的，因此採用比較簡單的固定角度的螺旋槳，只單純靠幾個螺旋槳的轉速差異來達到平衡以及姿態控制。這就是為什麼最近看到的八爪魚外型。其實也不見得是八爪魚，因為螺旋槳有一隻是順時針，就要一個反十針的來平衡，再加上前後左右，所以基本構型從四軸開始，有六軸、八軸或者一些變形。這個計畫目前還在進行中，不過似乎有點沒落的跡象，有興趣的畫可以到http://www.mikrokopter.de/ 參考。


Ardupilot

MK這個計畫大概進行了兩三年之後開始有了分支。最主要的原因是MK這個計畫的開發平台太專門了，多半是C語言或者組合語言。而且主要的討論區是以德語為主。後來老美那邊重啟了一個Ardupilot計畫，用的開發平台是以Arduino為主。簡單的說，Arduino有點像是工程師的樂高積木，所以有人稱他為電子積木。這個開發平台相當容易入手，幾乎有接觸過軟體開發的人都能夠一學就會，他跳過了很多硬體相關的語法，注重於程式的邏輯。所以相當多工程師拿它當成下班之後的娛樂，包括我在內!!
這個計畫一開始也不叫Ardupilot。早期他是由固定翼跟直升機還有陸地運輸器三個分別的計畫，後來整合成一個。這個計畫也是目前發展最好的open source計畫，有很好的硬體整合，相當友善的軟體介面，相對容易的操作與組裝，而且功能超強。將來我會以這個控制器為主寫一系列文章。(希望有空)

其他還有一些比較小型的project，像是multiwii copter。從字面上就知道這個計畫最早是利用wii搖桿內的感應器來開發。另外還有一個韓國的KK，也蠻流行的。


大陸扮演的角色
“大陸是世界工廠”這句話真不是說著玩的。那邊的人只要感覺到有一點點賺錢的機會就會有人想辦法把東西做出來。因此所謂低階商用UAV基本上都是我們一天到晚怕得要命的對岸創造出來的。
大陸那邊真的徹底地將亞洲人的商業頭腦發揮的淋漓盡致。這些open source的商業價值立刻被發現。幾家廠商很快的將原本非常不友善的工程師使用介面，轉變為簡單的操作，新穎的外型，然後被大量製造出來。
不過畢竟這是塊新興的市場，目前的產品還有許多有待改善的地方。雖說是低階商用，不過3-5萬的起跳價格加上一次墜毀就重新歸零的特性。也實在不是一般人能夠接受的。

因此下一篇文章，我打算還是從open source的產品著手，從基本原理談起。
目前大陸商人玩的手法很簡單，就是用一個相對較低的價格引你進來，然後接著要你用天價去購買更多功能。
對於這樣的作法也不能說完全沒好處，最明顯的好處是強迫使用者循序漸進。畢竟是花大錢買到的功能，所以我實際看到的是；使用著都會非常珍惜它們所購得的功能，用到淋漓盡致才會再花錢買下一個功能。這點呼應文章一開始一再提醒的"無論再穩定、再先進的UAV都有墜毀的風險，請徹底做好事前檢查，花時間研讀使用手冊以及多跟前輩請教增加經驗，減少事故機會。"
不過從"業內"的角度來看，$$的代價實在太大了。從一開始的三五萬給你的跛腳功能、慢慢升級到能攜帶一台SONY NEX小型類單，跟不太完整導航與即時資料鏈回傳，你得在花上三四十萬以上，真的是太誇張了。


所以我打算教大家一條不太一樣的路，好處是真的很便宜，壞處是你得把十倍的金錢換成十倍時間的決心。其實也沒那麼誇張啦，只是走這條路要記得循序漸進，千萬別躁進，要學的東西不少，不過樂趣也在其中。差別就像傻瓜相機跟單眼相機一樣，你要完全掌控你的UAV，最後還是得走進這條路來。

備註:
文章內的圖片都是我從google上找來的，如果有任何覺得不妥之處請跟我說。我會立刻撤下。
裏頭有些資料因為寫作時間的關係，並未完全查證過，如果有任何錯誤，歡迎指正。