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无人机:会飞的相机

四个螺旋桨就能悬在空中拍照,无人机怎么飞的?

7-10岁6分钟发明 · 无人机 · 飞行
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你见过那种四个螺旋桨的小飞行器吗?它能悬在空中拍照、能翻跟头、能送货,这就是无人机。无人机不用人坐上去,靠遥控或自己飞。最有名的是“四旋翼”,四个螺旋桨一转,就能飞起来、停住、转弯。它又灵活又安全,成了摄影师、农民、快递员的新帮手。

你知道吗

你知道吗?最早的军用无人机是一百多年前发明的,但真正火起来是近十年——因为手机技术让电池、摄像头、芯片又小又便宜,才让消费级无人机变成可能。

四旋翼怎么飞

四旋翼有四个螺旋桨,对角的两个顺时针转、另两个逆时针转,这样整体不会打转(力矩抵消)。四个桨一起加速,升力大于重力,就上升;一起减速,就下降。想往前飞,前面的桨减速、后面的加速,机身前倾,升力斜着往前推。想转弯,一侧加速一侧减速。无人机里还有陀螺仪和加速度计,每秒调几百次转速,所以能稳稳悬停。

无人机能做很多事。装上相机能航拍——拍风景、拍电影、拍婚礼;装上红外能巡线、找火点;装上农药能喷田;装上快递能送货到偏远地方;还能搜救走失的人。无人机让人有了“翅膀”,看到以前看不到的角度。但无人机也有规矩:不能乱飞,机场、人群、军事区附近禁飞,否则危险又违法。

  • 四旋翼对角反转,力矩抵消不打转
  • 前后桨差速,机身倾斜就能前进
  • 陀螺仪每秒调几百次,稳稳悬停
  • 能航拍、巡线、喷药、送货、搜救
  • 机场、人群、军事区附近禁飞

无人机的未来更精彩。未来可能有大群无人机协同工作(蜂群)、有无人机送货成常态、有载人无人机当“空中出租车”。人工智能让无人机越来越聪明,能自己避障、自己规划路线。也许你长大后,出门打的不只是汽车,还有飞行无人机。科幻里的飞行世界,正在变成现实。

动手试试

动手玩:如果家里有玩具无人机,试试让它悬停(体会陀螺仪的稳)。观察它怎么前进后退、转弯(看桨速变化)。没有无人机的话,用四个小风扇(或纸风车)模拟,体会对角反转。想想:为什么无人机能悬停而飞机不能?(无人机靠调节升力等于重力;飞机要靠机翼需要速度才升)。把四旋翼的“升降、前后、转弯”原理画出来。

四个螺旋桨,给人一双翅膀。——发明小语