折叠无人机
前世今生
本文作者邓雨眠，前大疆 Mavic Pro 设计师 ，现为设计工作室 LEAPX 创始人。
一转眼，距 2016 年 9 月 27 日初代 Mavic 发布已经整整过去 6 年了。今年 DJI 的中秋礼品中很有心的含有一款 Mavic 的类似乐高的拼装模型，我看着眼馋，就厚脸皮的让 Amy 同学把她的给了我。
我们拼好之后就和 Mavic 初代真机放在了一起。这个模型拼装手册的首页也很有心的写了一段：
（不过要纠正一点，Mavic 不是全球第一款折叠无人机，只是最好的一款，很早以前就有其他形式的折叠无人机了）
今天我也借此 6 周年的契机，公开一下 Mavic 最早期的产品构思文档，回顾一下最初孕育他的思考，希望能给读者一些启发。
当时还是 2014 年，消费级无人机市场方兴未艾，主宰市场的产品还是 DJI 的精灵（Phantom），有不少厂商蠢蠢欲动，开始推出自己的无人机产品，包括一些折叠的无人机。DJI 意识到市场需要更小更便携的无人机产品，也开始了这方面的规划和尝试。
这份产品文档是我在 14 年 12 月 16 号在 Yosemite 国家公园徒步时，有了将无人机折叠成水瓶形态的灵感后，为了向 DJI 创始人证明自己的能力，急匆匆飞回西雅图，没日没夜地弄到 18 号完成的。当时还没有入职 DJI，甚至都没亲眼见过无人机，以两天的时间完成这个文档，还是比较粗糙和稚嫩的，但为了呈现历史原本面貌，现将原文放在这里：
对小型折叠飞行器初步的产品分析
以及设计方案
邓雨眠 12/17/2014
已经或将要上市的折叠飞行器
Pocket Drone
Matrix Quadcopter
航模爱好者 DIY
手工打造，采用铝方制作，内折叠，方便携带。只要便携，重量都是浮云了（载重范围内）
此款与我之前设计的方案二相同。可以做成考虑可折叠机构，方便放入背包携带。方案二折叠后的面积比方案一较大，之后以方案一为例介绍。
方案一的展开状态和折叠状态
方案二的展开状态和折叠状态
最后，非常抢眼的可折叠成手机形态，放进口袋的 Anura：
对 Anura 的分析
从他们的产品视频可以看到如下问题：
• 给电池留的空间非常小 
• 室内飞行摇晃程度也比较严重
• 很简单的转动轴，纯粹靠摩擦力固定角度，没有其他固定装置。优点是简单，轻，便宜。但是用一阵应该就会松掉，要偶尔重新拧紧。
• 为手机厚度的 2 到 3 倍
• 放进口袋还是很不舒服的，也容易压坏
• 一半都露在外面，容易掉出来
• 视频 1：12，在桌子上转个角度，没有起飞，就已经可以看到马达和支架有不小的晃动。
• 展开过程截图：这个只是 CAD 模型，也没有看到多少电池的空间。因此我怀疑 10 分钟续航时间的真实性。
• 视频的帧数以及画质都非常的低，没有摄像稳定系统。有较明显的卡顿，掉帧的现象，比例也是已经过时的 4：3。几乎可以说不具备任何的欣赏价值。
最后，把航拍器放入口袋的意义有多大呢？看看他们在视频里设想的使用场景：
• 在外面吃午餐的时候放在桌子上
• 等朋友的时候放在手边
• 等飞机的时候放在桌子上
有吸引力吗？
对 Anura 的分析总结 
 这款产品虽然很抢眼很有新意。但是为了一点点便捷性，大大牺牲了画质和续航，虽然已经是第三代 prototype，现在还几乎是一个 unusable 的产品。不可能赢得用户的长期使用。如果这样不成熟的产品拿到市场上卖，只能是让一些有闲钱，爱尝鲜的用户买来玩几下，然后放在架子上集灰尘。
何况争夺口袋这个空间的竞争已经非常激烈，手机，钥匙串，钱包等等，几乎轮不到 drone 这种偶尔用一下的东西（一般在城市里逛街，聚会，手机拍摄就够了）。所以为了放入口袋而牺牲太多产品品质，非常不值得。
除非 DJI 有足够的技术储备，有信心能做出在这样体积下，质量比这个好很多倍的产品。但从 Phantom 那么大的产品一下子跳跃到手机大小，风险和挑战还是很高的。所以不应该把「口袋」这个目标放得太前。
另外这个月如果按照计划 Anura 会有一次信息更新，可以关注一下，看他们最后要生产的版本如何。
设计前言 
在否定 Anura 这样的口袋方案后，我定了一个新的设计思路：
首先，在城市里使用航拍器的机会不多，也比较危险，容易伤人。那么航拍器使用最多的应该是在户外，比如比如徒步，爬山，海滩，骑行，旅行，极限运动等。那么只要把航拍器设计成在做这些活动时方便携带的形态就可以满足需求。
做这些活动，基本上都要带水吧？水瓶是人们在户外都必备的东西，很多产品也都设计了放水瓶的空间（背包，单车架，汽车等），那么把航拍器设计成折叠后为水瓶的形态，便携性显而易见。
水瓶的便携性
如图，几乎是想怎么放都行，市面上也有不计其数的产品，可以直接利用。
水瓶也有很多种形态，如 600-800ml 左右的朔料瓶，户外徒步专用的1L瓶等。
在一番比较之后，我决定把我的方案设计成最小的 355ml 的易拉罐型。能放水瓶的地方基本都能放易拉罐。
甚至放在比较大的口袋里，也是完全可以的。我还找了扁平型的沐浴露和调味料瓶子试了一下，放入口袋会更简单一些。
设计展示
折叠形态
折叠形态前视图
折叠形态
折叠形态俯视图
折叠形态侧视图
展开形态
展开形态
展开形态俯视图
展开形态仰视图
展开形态侧视图
• 机身方正，厚度足，有大量空间放置电池和电路板
• 二轴或三轴 gimbal，也可以做成无 gimbal 的内置相机
展开说明
 这个展开是我之前 Z 字形折叠的一个简单变形，下面几个示意图帮你回忆一下：
折叠结构示意图
悬停禁止时
前进时
最上面的图为展开形态左视图，下面分别会折叠后的左视图与俯视图。折叠后螺旋桨和相机可拆卸下来。
单车蹬架，Zippo 火机盖子的 hinge 都有着这样的特性：打开和关上时都是稳定的，而在中间的状态则是不稳定。在外力扰动下会在两个打开和关上之间切换，而不会停留在中间状态。
具体如何实现还不清楚，可以买几个回来拆解研究，并应用到我的折叠方案中，让折叠展开更加方便。甚至不需要用户动手，直接开动马达，螺旋桨就可以把支架弹出来。
P.S.
这份报告及设计全部由我独立完成。因为只花了 2 天左右，很多细节没有处理。螺旋桨和马达的模型是从网上下载的素材，改到合适的大小套用的。根据 Frank 的建议，没有考虑螺旋桨的折叠，所以折叠方式有不少限制。
这个模型纯粹是为展示折叠结构所用，没有花时间进行外观设计。上色和渲染只是觉得有意思，顺便随便弄了一下。专业 ID 团队可以做出更酷炫的外形。这个方案并不局限于易拉罐型，还可以很容易的发展为其他形态，比如更小更容易放入口袋的椭圆柱型，或者更大功能更强的 1L 水瓶型。
备选方案一
由于时间问题，下面两个方案只画了几幅手稿供参考：
易拉罐形和盖子盖子打开
机身打开，露出相机
从用户背包的破损程度也许就可以想象到设备的沉重
备选方案二
 这个设计是滑盖手机型：
收起和滑开
这份文档到这里就结束了，DJI 创始人看了这份文档觉得满意，我也就放弃了美国的工作生活回国全力去打造这款产品。而这就是 Mavic 项目的开端。现在回过头来看，这份文档否决掉了当时 DJI 考虑要做的一个不太靠谱的方向（类似 Anura，300g 以内，折叠后很方便放进口袋的大小，以当时的技术积累，做不出好的产品性能，不过几年后的 Mavic Air 和 Mavic Mini，逐步实现了这个最初的愿望），取而代之定义了一个新的方向和产品架构，从而更能贴近用户的需求和照顾技术的可落地性。
产品新手容易顾此失彼，可能只考虑用户体验，而不顾以当时的技术能否顺利实现；这种思路往往只能做出一个看上去挺美的概念。或者只从技术出发，而没有真正弄清楚用户的需求，这种思路可能做出一个技术性能牛逼，但卖不出去的样品。只有拉通用户需求和技术实现的桥梁，才能做出合格的产品。
虽然这个文档给项目开了一个不错的头，但也只是粗线条的定义了一个大的方向和实现形式，并不成熟。在之后的一年半中，产品定义和折叠架构都经过了几轮磕磕碰碰的修改迭代，再加上 DJI 研发团队强大的落地能力，才逐渐达到了量产 Mavic 的样子。
对这个过程感兴趣的同学可以阅读这篇长文：
DJI Mavic（御）的设计故事
Mavic 很好的解决了消费无人机的便携问题，但其实还有三个问题有待解决。
一是人类目前还没有发明更加安全无害又高效的飞行方式，四旋翼有很多优点，但是近距离人群飞行还是会有难受的噪音和可能伤人的风险，让人无法轻松的去使用，偶尔也能看到无人机由于使用不当而误伤路人的新闻。加上保护罩可以解决伤人的风险，但却让噪音和续航时间的问题更加恶化。这个问题可能短期内可能很难有好的解决方案，属于更基础的科学/工程难题。
第二点，对于普通消费者来说，无人机的使用场景有限，所以使用频率也较低，如果无人机同时也能成为很好的地面/手持拍摄设备，则可以大大增加产品的价值和使用频率，让更多人愿意购买无人机，也不需要单独再买手持云台了。GoPro 的 Karma 在这方面做过尝试，不过由于解决方案不好，没有成功。我在  DJI 的时候也做过一些这方面的概念设计，是一个轻薄型二旋翼无人机，同时也可以做手持拍摄设备使用，集成了机械云台和鱼眼全景相机。当时申请的专利（WO 2019/006697 Al）也已经公开了好几年了：
有兴趣的可以直接看公开的专利文档https://patents.google.com/patent/WO2019006697A1/en（需翻墙）：
第三点，就是无人机的智能性。这点我之前在这篇文章有详细讨论，有兴趣可以阅读：
解析消费级相机的未来
这三个问题的任何一个得到了很好的解决，Mavic 就可能会被超越，不知道下次超越 Mavic 的，会不会是 Mavic 自己呢？我期待着下一个突破性产品的到来。
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